Java基础：Lambda表达式方法引用

news2024/11/26 8:30:20

在使用Lambda表达式的时候，我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案：拿什么参数做什么操作。那么考虑一种情况：如果我们在Lambda中所指定的操作方案，已经有地方存在相同方案，那是否还有必要再写重复逻辑？

1.1 冗余的Lambda场景

来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式：

@FunctionalInterface
public interface Printable {
    void print(String str);
}

在Printable接口当中唯一的抽象方法print接收一个字符串参数，目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda来使用它的代码很简单：

public class Demo01PrintSimple {
    private static void printString(Printable data){
        data.print("Hello, World!");
    }

    public static void main(String[] args) {
        printString(str -> System.out.println(str));
    }
}

在这里插入图片描述

其中printString方法只管调用Printable接口的print方法，而并不管print方法的具体实现逻辑会将字符串打印到什么地方去。而main方法通过Lambda表达式指定了函数式接口Printable的具体操作方案为：拿到String（类型可推导，所以可省略）数据后，在控制台中输出它。

1.2 问题分析

这段代码的问题在于，对字符串进行控制台打印输出的操作方案，明明已经有了现成的实现，那就是System.out对象中的println(String)方法。既然Lambda希望做的事情就是调用println(String)方法，那何必自己手动调用呢？

1.3 用方法引用改进代码

能否省去Lambda的语法格式（尽管它已经相当简洁）呢？只要“引用”过去就好了：

public class Demo02PrintRef {
    private static void printString(Printable data){
        data.print("Hello, World!");
    }

    public static void main(String[] args) {
        printString(System.out::println);
    }
}

在这里插入图片描述

请注意其中的双冒号:: 写法，这被称为“方法引用”，而双冒号是一种新的语法。

1.4 方法引用符

双冒号::为引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中，那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。

语义分析

例如上例中，System.out对象中有一个重载的println(String)方法恰好就是我们所需要的。那么对于printString方法的函数式接口参数，对比下面两种写法，完全等效：

  • Lambda表达式写法：str -> System.out.println(str);

  • 方法引用写法：System.out::println

第一种语义是指：拿到参数之后经Lambda之手，继而传递给System.out.println方法去处理。

第二种等效写法的语义是指：直接让System.out中的println方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一样，而第二种方法引用的写法复用了已有方案，更加简洁。

注：Lambda中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型，否则会抛出异常

推导与省略

如果使用Lambda，那么根据“可推导就是可省略”的原则，无需指定参数类型，也无需指定的重载形式——它们都将被自动推导。而如果使用方法引用，也是同样可以根据上下文进行推导。

函数式接口是Lambda的基础，而方法引用是Lambda的孪生兄弟。

下面这段代码将会调用println方法的不同重载形式，将函数式接口改为int类型的参数：

@FunctionalInterface
public interface Printable {
    void print(String str);
}

由于上下文变了之后可以自动推导出唯一对应的匹配重载，所以方法引用没有任何变化：

public class Demo03PrintOverload {
    private static void printInteger(PrintableInteger data) {
        data.print(2048);
    }

    public static void main(String[] args) {
        printInteger(System.out::println);
    }
}

在这里插入图片描述

这次方法引用将会自动匹配到println(int)的重载形式。

1.5 通过对象名引用成员方法

这是最常见的一种用法，与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法：

public class MethodRefObject {
    public void printUpperCase(String str) {
        System.out.println(str.toUpperCase());
    }
}

函数式接口仍然定义为：

@FunctionalInterface
public interface Printable {
    void print(String str);
}

那么当需要使用这个printUpperCase成员方法来替代Printable接口的Lambda的时候，已经具有了MethodRefObject类的对象实例，则可以通过对象名引用成员方法，代码为：

public class Demo04MethodRef {
    private static void printString(Printable lambda) {
        lambda.print("Hello");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MethodRefObject obj = new MethodRefObject();
        printString(obj::printUpperCase);
    }
}

在这里插入图片描述

1.6 通过类名称引用静态方法

由于在java.lang.Math类中已经存在了静态方法abs，所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时，有两种写法。首先是函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Calcable {
    int calc(int num);
}

第一种写法是使用Lambda表达式：

public class Demo05Lambda {
    private static void method(int num, Calcable lambda) {
        System.out.println(lambda.calc(num));
    }

    public static void main(String[] args) {
        method(-99,num -> Math.abs(num));
    }
}

在这里插入图片描述

但是使用方法引用的更好写法是：

public class Demo06MethodRef {
    private static void method(int num, Calcable lambda) {
        System.out.println(lambda.calc(num));
    }

    public static void main(String[] args) {
        method(-99, Math::abs);
    }
}

在这里插入图片描述

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式：num -> Math.abs(num)

  • 方法引用： Math::abs

1.7 通过super引用成员方法

如果存在继承关系，当Lambda中需要出现super调用时，也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Greetable {
    void greet();
}

然后是父类Human的内容：

public class Human {
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello!");
    }
}

最后是子类 Man 的内容，其中使用了Lambda的写法：

public class Man extends Human{
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("大家好,我是Man!");
    }
    //定义方法method,参数传递Greetable接口
    public void method(Greetable g){
        g.greet();
    }
    public void show(){
        //调用method方法,使用Lambda表达式
        method(()->{
            new Human().sayHello(); //创建Human对象,调用sayHello方法
        });
        //简化Lambda
        method(()->new Human().sayHello());
        //使用super关键字代替父类对象
        method(()->super.sayHello());
    }
}

但是如果使用方法引用来调用父类中的sayHello方法会更好，例如另一个子类Woman：

public class Woman  extends Human{
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("大家好,我是Woman!");
    }
    //定义方法method,参数传递Greetable接口
    public void method(Greetable g){
        g.greet();
    }
    public void show(){
        method(super::sayHello);
    }
}

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式：() -> super.sayHello()

  • 方法引用：super::sayHello

1.8 通过this引用成员方法

this代表当前对象，如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法，那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方法引用。首先是简单的函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Richable {
    void buy();
}

下面是一个丈夫Husband类：

public class Husband {
    private void marry(Richable lambda) {
        lambda.buy();
    }
    public void beHappy() {
        marry(() -> System.out.println("买套房子"));
    }
}

开心方法beHappy调用了结婚方法marry，后者的参数为函数式接口Richable，所以需要一个Lambda表达式。但是如果这个Lambda表达式的内容已经在本类当中存在了，则可以对Husband丈夫类进行修改：

public class Husband {
    private void buyHouse() {
        System.out.println("买套房子");
    }
    private void marry(Richable lambda) {
        lambda.buy();
    }
    public void beHappy() {
        marry(() -> this.buyHouse());
    }
}

如果希望取消掉Lambda表达式，用方法引用进行替换，则更好的写法为：

public class Husband {
    private void buyHouse() {
        System.out.println("买套房子");
    }
    private void marry(Richable lambda) {
        lambda.buy();
    }
    public void beHappy() {
        //marry(() -> this.buyHouse());
        marry(this::buyHouse);
    }
}

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式：() -> this.buyHouse()

  • 方法引用：this::buyHouse

1.9 类的构造器引用

由于构造器的名称与类名完全一样，并不固定。所以构造器引用使用类名称::new的格式表示。首先是一个简单的Person类：

public class Person {
    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

然后是用来创建Person对象的函数式接口：

public interface PersonBuilder {
    Person buildPerson(String name);
}

要使用这个函数式接口，可以通过Lambda表达式：

public class Demo09Lambda {
    public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
        System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
    }

    public static void main(String[] args) {
        printName("张三", name ->  new Person(name));
    }
}

在这里插入图片描述

但是通过构造器引用，有更好的写法：

public class Demo10ConstructorRef {
    public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
        System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
    }
    public static void main(String[] args) {
        printName("张三", Person::new);
    }
}

在这里插入图片描述

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式：name -> new Person(name)

  • 方法引用： Person::new

1.10 数组的构造器引用

数组也是Object的子类对象，所以同样具有构造器，只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时，需要一个函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface ArrayBuilder {
    int[] buildArray(int length);
}

在应用该接口的时候，可以通过Lambda表达式：

public class Demo11ArrayInitRef {
    private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
        return builder.buildArray(length);
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = initArray(10, length -> new int[length]);
    }
}

但是更好的写法是使用数组的构造器引用：

public class Demo12ArrayInitRef {
    private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
        return builder.buildArray(length);
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = initArray(10, int[]::new);
    }
}

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式：length -> new int[length]

  • 方法引用：int[]::new

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