【数据结构】Lambda

news2024/12/25 12:57:46

⭐ 作者：小胡_不糊涂
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Lambda表达式

  • 1. 背景
    • 1.1 语法
    • 1.2 函数式接口
  • 2. 基本使用
  • 3. 变量捕获
    • 3.1 匿名内部类
    • 3.2 匿名内部类的变量捕获
    • 3.3 Lambda的变量捕获
  • 4. Lambda在集合当中的使用
    • 4.2 Collection接口
    • 4.2 List接口
    • 4.3 Map接口

在这里插入图片描述

1. 背景

lambda表达式允许你通过表达式来代替功能接口。 lambda表达式就和方法一样，它提供了一个正常的参数列表和一个使用这些参数的主体(body,可以是一个表达式或一个代码块)。Lambda 表达式（Lambda expression），基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure）。

1.1 语法

基本语法： (parameters) -> expression 或 (parameters) ->{ statements; }

  • paramaters：类似方法中的形参列表，这里的参数是函数式接口里的参数。这里的参数类型可以明确的声明，也可不声明而由JVM隐含的推断。另外当只有一个推断类型时可以省略掉圆括号。
  • ->：可理解为“被用于”的意思
  • 方法体：可以是表达式也可以代码块，是函数式接口里方法的实现。代码块可返回一个值或者什么都不返回，这里的代码块块等同于方法的方法体。如果是表达式，也可以返回一个值或者什么都不返回。
// 1. 不需要参数,返回值为 2
() -> 2
// 2. 接收一个参数(数字类型),返回其2倍的值
x -> 2 * x
// 3. 接受2个参数(数字),并返回他们的和
(x, y) -> x + y
// 4. 接收2个int型整数,返回他们的乘积
(int x, int y) -> x * y
// 5. 接受一个 string 对象,并在控制台打印,不返回任何值(看起来像是返回void)
(String s) -> System.out.print(s)

1.2 函数式接口

函数式接口定义：一个接口有且只有一个抽象方法

  1. 如果一个接口只有一个抽象方法，那么该接口就是一个函数式接口
  2. 如果我们在某个接口上声明了 @FunctionalInterface 注解，那么编译器就会按照函数式接口的定义来要求该接口，这样如果有两个抽象方法，程序编译就会报错的。所以，从某种意义上来说，只要你保证你的接口中只有一个抽象方法，你可以不加这个注解。加上就会自动进行检测的。

定义方式：

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	//注意：只能有一个方法
	void test();
}

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	void test();
	default void test2() {
		System.out.println("JDK1.8新特性，default默认方法可以有具体的实现");
	}
}

2. 基本使用

Lambda可以理解为：Lambda就是匿名内部类的简化，实际上是创建了一个类，实现了接口，重写了接口的方法。

先实现几个接口：

//无返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	void test();
}
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
	void test(int a);
}
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
	void test(int a,int b);
}
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
	int test();
}
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
	int test(int a);
}
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
	int test(int a,int b);
}

Lambda的具体使用实例：

public class TestDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
            System.out.println("无参数无返回值");
        };
        noParameterNoReturn.test();

        OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (int a)->{
            System.out.println("一个参数无返回值："+ a);
        };
        oneParameterNoReturn.test(10);

        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (int a,int b)->{
            System.out.println("多个参数无返回值："+a+" "+b);
        };
        moreParameterNoReturn.test(20,30);

        NoParameterReturn noParameterReturn = ()->{
            System.out.println("有返回值无参数！");
            return 40;
        };
//接收函数的返回值
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);
        OneParameterReturn oneParameterReturn = (int a)->{
            System.out.println("有返回值有一个参数！");
            return a;
        };
        ret = oneParameterReturn.test(50);
        System.out.println(ret);

        MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a,int b)->{
            System.out.println("有返回值多个参数！");
            return a+b;
        };
        ret = moreParameterReturn.test(60,70);
        System.out.println(ret);
    }
}

在这里插入图片描述

3. 变量捕获

3.1 匿名内部类

匿名内部类就是没有名字的内部类。在Java的匿名类中，会存在变量捕获。

匿名内部类不能定义任何静态成员、方法。
匿名内部类中的方法不能是抽象的.
匿名内部类必须实现接口或抽象父类的所有抽象方法.
匿名内部类访问的外部类成员变量或成员方法必须用static修饰.

匿名内部类的使用示例：

class Test{
	public void func(){
		System.out.println("func()");
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		new Test(){
			@Override
			public void func() {
				System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
			}
		};
	}
}

3.2 匿名内部类的变量捕获

class Test {
	public void func(){
		System.out.println("func()");
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		int a = 100;
		new Test(){
			@Override
			public void func() {
				System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
				System.out.println("我是捕获到变量 a == "+a
+" 我是一个常量，或者是一个没有改变过值的变量！");
			}
		};
	}
}

在上述代码当中的变量a就是，捕获的变量。这个变量要么是被final修饰，如果不是被final修饰的，你要保证在使用之前，没有修改。

如下代码就是错误的代码：

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		int a = 100;
		new Test(){
			@Override
			public void func() {
				a = 99;
				System.out.println("我是内部类，且重写了func这个方法！");
				System.out.println("我是捕获到变量 a == "+a
+" 我是一个常量，或者是一个没有改变过值的变量！");
			}
		};
	}
}
//该代码会直接编译报错

3.3 Lambda的变量捕获

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
	void test();
}

public static void main(String[] args) {
	int a = 10;
	NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
		// a = 99; error
		System.out.println("捕获变量："+a);//也不允许修改
	};
	noParameterNoReturn.test();
}

4. Lambda在集合当中的使用

为了能够让Lambda和Java的集合类集更好的一起使用，集合当中，也新增了部分接口，以便与Lambda表达式对接。

对应的接口新增的方法
CollectionremoveIf() spliterator() stream() parallelStream() forEach()
ListreplaceAll() sort()
MapgetOrDefault() forEach() replaceAll() putIfAbsent() remove() replace() computeIfAbsent()computeIfPresent() compute() merge()

4.2 Collection接口

forEach() 方法演示
该方法在接口 Iterable 当中，原型如下：

default void forEach(Consumer<? super T> action) {
	Objects.requireNonNull(action);
	for (T t : this) {
		action.accept(t);
	}
}

该方法表示：对容器中的每个元素执行action指定的动作 。
示例：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("world");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.forEach(new Consumer<String>(){
            @Override
            public void accept(String str){
            //简单遍历集合中的元素。
                System.out.print(str+" ");//Hello world hello lambda
            }
        });
    }

修改为Lambda表达式如下：

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("world");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
		//表示调用一个，不带有参数的方法，其执行花括号内的语句，为原来的函数体内容。
        list.forEach(s -> {
            System.out.println(s);//Hello world hello lambda
        });
    }

4.2 List接口

sort()方法的演示
sort方法源码：该方法根据c指定的比较规则对容器元素进行排序。

public void sort(Comparator<? super E> c) {
	final int expectedModCount = modCount;
	Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
	if (modCount != expectedModCount) {
		throw new ConcurrentModificationException();
	}
	modCount++;
}

使用示例：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("world");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        list.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String str1, String str2){
				//这里比较长度
                return str1.length()-str2.length();
            }
        });
        System.out.println(list);//[Hello, world,hello,lambda]
    }

修改为Lambda表达式如下：

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Hello");
        list.add("world");
        list.add("hello");
        list.add("lambda");
        //调用带有2个参数的方法，且返回长度的差值
        list.sort((str1,str2)-> str1.length()-str2.length());
        System.out.println(list);//[Hello, world,hello,lambda]
    }

4.3 Map接口

HashMap 的 forEach()
该方法原型如下：

default void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
	Objects.requireNonNull(action);
	for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {
		K k;
		V v;
		try {
			k = entry.getKey();
			v = entry.getValue();
		} catch(IllegalStateException ise) {
			// this usually means the entry is no longer in the map.
			throw new ConcurrentModificationException(ise);
		}
		action.accept(k, v);
	}
}

作用是对Map中的每个映射执行action指定的操作。
代码示例：

 public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "hello");
        map.put(2, "world");
        map.put(3, "hello");
        map.put(4, "lambda");
        map.forEach(new BiConsumer<Integer, String>(){
            @Override
            public void accept(Integer k, String v){
                System.out.println(k + "=" + v);
            }
        });
    }
//1=hello
//2=world
//3=hello
//4=lambda

修改为Lambda表达式：

public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "hello");
        map.put(2, "bit");
        map.put(3, "hello");
        map.put(4, "lambda");
        map.forEach((k,v)-> System.out.println(k + "=" + v));
    }

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