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Java8：Lambda表达式

news 2025/10/29 14:14:13

目录

1、出现原因

2、概念

3、使用

3.1 基本语法

3.2 函数式接口：Lambda的类型

3.3 方法引用

4、优点

5、限制

5.1 只能用于函数式接口

5.2 变量捕获限制

5.3 this关键字含义不同

5.4 调试困难

5.5 性能考虑

5.6 类型推断限制

6、应用场景

6.1 集合操作

6.2 事件处理

6.3 线程处理

6.4 条件执行

1、出现原因

背景与需求

  • 代码冗余问题：在Java 8之前，使用匿名内部类实现函数式接口时代码冗长

  • 函数式编程趋势：受到函数式语言（如Scala、Python）的影响

  • 并行处理需求：多核处理器时代需要更简洁的并发编程方式

  • API设计改进：让集合操作等API更加灵活和表达性强

示例对比

// Java 8 之前 - 使用匿名内部类
Collections.sort(list, new Comparator<String>() {@Overridepublic int compare(String s1, String s2) {return s1.compareTo(s2);}
});// Java 8 之后 - 使用Lambda表达式
Collections.sort(list, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));

2、概念

核心定义：Lambda 表达式是一个匿名函数。

  • 匿名：它没有显式的方法名。

  • 函数：它像方法一样，有参数列表、一个函数体（执行代码）以及可能的返回值。

  • 可传递：Lambda 表达式可以作为参数传递给方法，或者赋值给一个变量。这是它最强大的地方。

主要功能：

  • 简化函数式接口的实现

  • 支持函数式编程风格

  • 提高代码的可读性和简洁性

  • 便于并行处理

  • 增强集合操作能力

3、使用

3.1 基本语法

(parameters) -> expression
// 或
(parameters) -> { statements; }

  • 参数列表 (parameters):

    • 类似于方法的参数列表，放在圆括号中。

    • 可以声明参数的类型，但编译器通常可以从上下文中推断出类型，因此大多数时候可以省略。

    • 如果只有一个参数，且类型可被推断，圆括号 () 也可以省略。

    • 如果没有参数，必须使用空括号 ()。

  • 箭头操作符 ->:

    • 它将参数列表与 Lambda 主体分隔开。

  • Lambda 主体 { ... }:

    • 包含了要执行的代码。

    • 如果主体只有一条语句，花括号 {} 和 return 关键字（如果有返回值）都可以省略。

    • 如果主体包含多条语句，则必须使用花括号 {}，并且如果需要返回值，必须显式使用 return 语句。

语法示例：

// 1. 无参数，返回值类型为 void
() -> System.out.println("Hello World")// 2. 一个参数，无括号 (Consumer)，主体为一条语句
s -> System.out.println(s)// 3. 一个参数，有括号 (Function)
(s) -> s.length()// 4. 多个参数，类型推断 (Comparator)
(a, b) -> a.compareTo(b)// 5. 指定参数类型 (Comparator)
(String a, String b) -> a.compareTo(b)// 6. 多行代码，需要 return 和 {}
(int a, int b) -> {int sum = a + b;return sum;
}

3.2 函数式接口：Lambda的类型

Lambda 表达式不能独立存在，它必须被赋值给一个函数式接口类型的变量。可以把 Lambda 表达式看作是实现了一个函数式接口的、简洁的匿名内部类。

工作原理：当在代码中写下一个 Lambda 表达式时，编译器需要知道这个表达式的“目标类型”。这个目标类型必须是一个函数式接口。然后，Lambda 表达式就相当于实现了该接口唯一的抽象方法。

函数式接口的定义：一个只有一个抽象方法的接口。关键点：

  • 单一抽象方法（SAM）：这是最重要的规则。它只能有一个抽象方法。

  • 默认方法和静态方法：函数式接口可以有任意数量的 default 方法或 static 方法。这些有实现的方法不计入“抽象方法”的数量。

  • @FunctionalInterface 注解：这个注解不是必须的，但强烈推荐使用。它的作用有：

    • 编译器检查：告诉编译器“请检查这个接口是否符合函数式接口的定义”。如果不符合（比如没有抽象方法或多个抽象方法），编译器会报错。

    • 文档化：让阅读代码的人一目了然地知道这是一个函数式接口，目的是为了配合 Lambda 表达式使用。

示例：

// 1. 传统的匿名内部类方式
Runnable runnable1 = new Runnable() {@Overridepublic void run() { // 实现唯一的抽象方法 ‘run'System.out.println("Running...");}
};// 2. Lambda 表达式方式
Runnable runnable2 = () -> System.out.println("Running...");

在上面的例子中：

  • Runnable 是一个函数式接口（它只有一个 run() 方法）。

  • Lambda 表达式 () -> System.out.println("Running...") 就是 run() 方法的实现。

  • 变量 runnable2 的类型是 Runnable，这就是 Lambda 表达式的类型。

Java 8 在 java.util.function 包中为我们预定义了大量常用的函数式接口，覆盖了大部分常见场景：

接口参数返回值描述抽象方法常见用途
Consumer<T>Tvoid消费型接口void accept(T t)遍历集合，打印 list.forEach(s -> System.out.println(s))
Supplier<T>无T供给型接口T get()工厂方法 () -> new ArrayList<>()
Function<T, R>TR函数型接口R apply(T t)

类型转换 s -> s.length()

Predicate<T>Tboolean断言型接口boolean test(T t)过滤集合 s -> s.startsWith("A")
UnaryOperator<T>TT一元操作符T apply(T t)s -> s.toUpperCase()
BinaryOperator<T>(T, T)T二元操作符T apply(T t1, T t2)(a, b) -> a + b
// Function<T, R>：R apply(T t)
// 数据转换，如将字符串转为整数。
Function<String, Integer> stringToInteger = s -> Integer.parseInt(s);
Integer number = stringToInteger.apply("123"); // 返回 123// Predicate<T>：boolean test(T t)
// 过滤集合中的元素
Predicate<String> isEmpty = s -> s == null || s.trim().isEmpty();
boolean result = isEmpty.test(" "); // 返回 true
List<String> list = Arrays.asList("A", "BB", "CCC");
List<String> filtered = list.stream().filter(s -> s.length() > 1).toList(); // [BB, CCC]// Consumer<T>：void accept(T t)
// 遍历集合，打印元素
Consumer<String> printer = s -> System.out.println("Element: " + s);
printer.accept("Hello"); // 打印 "Element: Hello"
list.forEach(printer); // 遍历打印整个 list// Supplier<T>：T get()
// 惰性求值，对象工厂
Supplier<Double> randomSupplier = () -> Math.random();
Double randomValue = randomSupplier.get(); // 获取一个随机数// UnaryOperator<T>： 继承自 Function<T, T>，输入和输出类型相同。 T apply(T t)
UnaryOperator<String> toUpper = s -> s.toUpperCase();// BinaryOperator<T>： 接受两个同类型的参数，返回一个同类型的结果。 T apply(T t1, T t2)
BinaryOperator<Integer> add = (a, b) -> a + b;// BiFunction<T, U, R>： 接受两个参数 (T, U)，返回结果 R。 R apply(T t, U u)// BiConsumer<T, U>： 接受两个参数 (T, U)，不返回结果。 void accept(T t, U u)

自定义函数式接口示例：

@FunctionalInterface
interface MyCalculator {int calculate(int a, int b); // 唯一的抽象方法
}public class Test {public static void main(String[] args) {// 使用 Lambda 表达式实现这个接口MyCalculator adder = (x, y) -> x + y;MyCalculator multiplier = (x, y) -> x * y;System.out.println(adder.calculate(5, 3)); // 输出 8System.out.println(multiplier.calculate(5, 3)); // 输出 15}
}

3.3 方法引用

方法引用是 Lambda 表达式的一种更简洁的写法，当 Lambda 体仅仅是调用一个已存在的方法时使用。

语法：目标对象或类 :: 方法名

// 静态方法引用
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3);
numbers.forEach(System.out::println);// 实例方法引用
List<String> strings = Arrays.asList("a", "b", "c");
strings.forEach(String::toUpperCase);// 构造方法引用
Supplier<List<String>> listSupplier = ArrayList::new;

4、优点

  • 代码简洁性
  • 函数式编程支持
  • 并行处理能力
  • 提高可读性
  • 延迟执行
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);// 函数式操作
int sum = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0).map(n -> n * 2).reduce(0, Integer::sum);List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");// 串行处理
list.stream().forEach(System.out::println);
// 并行处理
list.parallelStream().forEach(System.out::println);// 业务逻辑更清晰
List<Person> adults = people.stream().filter(person -> person.getAge() >= 18).sorted((p1, p2) -> p1.getName().compareTo(p2.getName())).collect(Collectors.toList());// 延迟执行
Supplier<String> lazyMessage = () -> {System.out.println("Computing message...");return "Hello World";
};
// 只有在get()调用时才会执行
String result = lazyMessage.get();

5、限制

5.1 只能用于函数式接口

// 正确 - 函数式接口（只有一个抽象方法）
@FunctionalInterface
interface MyFunction {int operate(int a, int b);
}MyFunction add = (a, b) -> a + b;// 错误 - 多个抽象方法的接口不能使用Lambda
interface InvalidInterface {void method1();void method2();  // 编译错误
}

5.2 变量捕获限制

void outerMethod() {int count = 0;  // 必须是final或等效final// 错误：在Lambda中修改外部变量// Runnable r = () -> count++;  // 编译错误// 正确：只能读取final或等效final变量Runnable r = () -> System.out.println(count);
}

访问局部变量：Lambda 可以捕获外部方法的局部变量，但这些变量必须是 final 或等效 final (effectively final)。等效 final 意味着变量在初始化后值没有再被修改过。

  • 原因：局部变量存在于栈上，而 Lambda 可能在另一个线程中执行，其生命周期可能比创建它的方法更长。为了保证数据一致性，Java 采用了值捕获，即复制变量的值。如果变量可变，就会导致数据不同步。

访问实例变量和静态变量：Lambda 可以自由地读取和修改外部类的实例变量和静态变量，因为它们存储在堆中，是共享的。

5.3 this关键字含义不同

this 关键字：在 Lambda 表达式内部，this 指的是创建这个 Lambda 表达式的外部类实例，而不是 Lambda 表达式本身。这与匿名内部类不同（匿名内部类的 this 指向自身）。

public class ThisDemo {private String value = "Outer class value";public void testLambda() {Runnable r = () -> {// 这里的this指向包含Lambda的外部类实例System.out.println("this.value: " + this.value);System.out.println("this.getClass(): " + this.getClass());// 不能在Lambda内部定义与外部变量同名的变量// String value = "Lambda value"; // 编译错误};r.run();}public static void main(String[] args) {new ThisDemo().testLambda();}
}

输出结果：

this.value: Outer class value
this.getClass(): class ThisDemo

5.4 调试困难

// Lambda表达式在调试时可能显示为匿名方法
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3);
numbers.stream().map(n -> n * 2)          // 调试时可能显示为lambda$0.forEach(System.out::println);

5.5 性能考虑

// 在性能关键场景需要谨慎使用
public void performanceTest() {// 频繁创建的Lambda可能影响性能for (int i = 0; i < 1000000; i++) {Runnable r = () -> System.out.println(i);// 每次循环都会创建新的Lambda实例}
}

5.6 类型推断限制

// 在某些复杂情况下需要显式类型声明
// 编译错误：类型推断失败
// BinaryOperator add = (x, y) -> x + y;// 正确：显式声明类型
BinaryOperator<Integer> add = (Integer x, Integer y) -> x + y;

6、应用场景

6.1 集合操作

List<User> users = getUserList();// 过滤、转换、收集
List<String> names = users.stream().filter(user -> user.getAge() > 18).map(User::getName).sorted().collect(Collectors.toList());

6.2 事件处理

// Swing事件处理
JButton button = new JButton("Click");
button.addActionListener(e -> {System.out.println("Button clicked");performAction();
});

6.3 线程处理

// 创建线程
new Thread(() -> {// 后台任务processData();updateUI();
}).start();

6.4 条件执行

// 延迟执行和条件检查
public void processIfValid(Supplier<Boolean> validator, Runnable processor) {if (validator.get()) {processor.run();}
}// 使用
processIfValid(() -> checkCondition(), () -> doWork());

http://www.dtcms.com/a/542156.html

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