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前言

前面知道了如何编写 Lambda 表达式，下面将详细阐述另一个重要方面：如何使用 Lambda 表达式。即使不需要编写像 Stream 这样重度使用函数式编程风格的类库，学会如何使用 Lambda 表达式也是非常重要的。即使一个最简单的应用，也可能会因为代码即数据的函数式编程风格而受益。

Java 8 中的另一个变化是引入了默认方法和接口的静态方法，它改变了人们认识类库的方式，接口中的方法也可以包含代码体了。

本文还对前面疏漏的知识点进行补充，比如，Lambda 表达式方法重载的工作原理、基本类型的使用方法等。使用 Lambda 表达式编写程序时，掌握这些知识非常重要。

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、基本类型

以上部分还没有用到基本类型。在 Java 中，有一些相伴的类型，比如 int 和 Integer——前者是基本类型，后者是装箱类型。基本类型内建在语言和运行环境中，是基本的程序构建模块；而装箱类型属于普通的 Java 类，只不过是对基本类型的一种封装。

Java 的泛型是基于对泛型参数类型的擦除——换句话说，假设它是 Object 对象的实例——因此只有装箱类型才能作为泛型参数。这就解释了为什么在 Java 中想要一个包含整型值的列表 List<int>，实际上得到的却是一个包含整型对象的列表 List<Integer>。

麻烦的是，由于装箱类型是对象，因此在内存中存在额外开销。比如，整型在内存中占用 4 字节，整型对象却要占用 16 字节。这一情况在数组上更加严重，整型数组中的每个元素只占用基本类型的内存，而整型对象数组中，每个元素都是内存中的一个指针，指向 Java堆中的某个对象。在最坏的情况下，同样大小的数组，Integer[] 要比 int[] 多占用 6 倍内存。

将基本类型转换为装箱类型，称为装箱，反之则称为拆箱，两者都需要额外的计算开销。对于需要大量数值运算的算法来说，装箱和拆箱的计算开销，以及装箱类型占用的额外内存，会明显减缓程序的运行速度。

为了减小这些性能开销，Stream 类的某些方法对基本类型和装箱类型做了区分。如下所示的高阶函数 mapToLong 和其他类似函数即为该方面的一个尝试。在 Java 8 中，仅对整型、长整型和双浮点型做了特殊处理，因为它们在数值计算中用得最多，特殊处理后的系统性能提升效果最明显。

对基本类型做特殊处理的方法在命名上有明确的规范。如果方法返回类型为基本类型，则在基本类型前加 To，如上所示的 ToLongFunction。如果参数是基本类型，则不加前缀只需类型名即可，如下所示的 LongFunction。如果高阶函数使用基本类型，则在操作后加后缀 To 再加基本类型，如 mapToLong。

这些基本类型都有与之对应的 Stream，以基本类型名为前缀，如 LongStream。事实上，mapToLong 方法返回的不是一个一般的 Stream，而是一个特殊处理的 Stream。在这个特殊的 Stream 中，map 方法的实现方式也不同，它接受一个 LongUnaryOperator 函数，将一个长整型值映射成另一个长整型值，如下所示。通过一些高阶函数装箱方法，如mapToObj，也可以从一个基本类型的 Stream 得到一个装箱后的 Stream，如 Stream<Long>

如有可能，应尽可能多地使用对基本类型做过特殊处理的方法，进而改善性能。这些特殊的 Stream 还提供额外的方法，避免重复实现一些通用的方法，让代码更能体现出数值计算的意图。

IntSummaryStatistics intSummaryStatistics = artists.stream().mapToInt(s -> s.getFrom().length()).summaryStatistics();
System.out.println(intSummaryStatistics.getMax());

无需手动计算这些信息，这里使用对基本类型进行特殊处理的方法 mapToInt，将每首曲目映射为曲目长度。因为该方法返回一个IntStream 对象，它包含一个 summaryStatistics 方法，这个方法能计算出各种各样的统计值，如 IntStream 对象内所有元素中的最小值、最大值、平均值以及数值总和。

这些统计值在所有特殊处理的 Stream，如 DoubleStream、LongStream 中都可以得出。如无需全部的统计值，也可分别调用 min、max、average 或 sum 方法获得单个的统计值，同样，三种基本类型对应的特殊 Stream 也都包含这些方法。

二、重载解析

在 Java 中可以重载方法，造成多个方法有相同的方法名，但签名确不一样。这在推断参数类型时会带来问题，因为系统可能会推断出多种类型。这时，javac 会挑出最具体的类型。

BinaryOperator 是一种特殊的 BiFunction 类型，参数的类型和返回值的类型相同。比如，两个整数相加就是一个 BinaryOperator。Lambda 表达式的类型就是对应的函数接口类型，因此，将 Lambda 表达式作为参数传递时，情况也依然如此。操作时可以重载一个方法，分别接受 BinaryOperator 和该接口的一个子类作为参数。调用这些方法时，Java 推导出的 Lambda 表达式的类型正是最具体的函数接口的类型。如下，输出的是IntegerBinaryOperator。

public interface IntegerBiFunction extends BinaryOperator<Integer> {
}

private void overloadedMethod(BinaryOperator<Integer> Lambda) {
    System.out.print("BinaryOperator");
}

private void overloadedMethod(IntegerBiFunction Lambda) {
    System.out.print("IntegerBinaryOperator");
}

当然，同时存在多个重载方法时，哪个是“最具体的类型”可能并不明确。

public interface IntPredicate {
}
private void overloadedMethod(Predicate<Integer> predicate) {
    System.out.print("Predicate");
}
private void overloadedMethod(IntPredicate predicate) {
    System.out.print("IntPredicate");
}

传入 overloadedMethod 方法的 Lambda 表达式和两个函数接口 Predicate、IntPredicate 在类型上都是匹配的。在这段代码块中，两种情况都定义了相应的重载方法，这时，javac就无法编译，在错误报告中显示 Lambda 表达式被模糊调用。IntPredicate 没有继承Predicate，因此编译器无法推断出哪个类型更具体。总而言之，Lambda 表达式作为参数时，其类型由它的目标类型推导得出，推导过程遵循如下规则：

1. 如果只有一个可能的目标类型，由相应函数接口里的参数类型推导得出；
2. 如果有多个可能的目标类型，由最具体的类型推导得出；
3. 如果有多个可能的目标类型且最具体的类型不明确，则需人为指定类型。

三、@FunctionalInterface

前面虽已讨论过函数接口定义的标准，但未提及 @FunctionalInterface 注释。事实上，每个用作函数接口的接口都应该添加这个注释。

这究竟是什么意思呢？ Java 中有一些接口，虽然只含一个方法，但并不是为了使用Lambda 表达式来实现的。比如，有些对象内部可能保存着某种状态，使用带有一个方法的接口可能纯属巧合。java.lang.Comparable 和 java.io.Closeable 就属于这样的情况。

如果一个类是可比较的，就意味着在该类的实例之间存在某种顺序，比如字符串中的字母顺序。人们通常不会认为函数是可比较的，如果一个东西既没有属性也没有状态，拿什么比较呢？

一个可关闭的对象必须持有某种打开的资源，比如一个需要关闭的文件句柄。同样，该接口也不能是一个纯函数，因为关闭资源是更改状态的另一种形式。

和 Closeable 和 Comparable 接口不同，为了提高 Stream 对象可操作性而引入的各种新接口，都需要有 Lambda 表达式可以实现它。它们存在的意义在于将代码块作为数据打包起来。因此，它们都添加了 @FunctionalInterface 注释。

该注释会强制 javac 检查一个接口是否符合函数接口的标准。如果该注释添加给一个枚举类型、类或另一个注释，或者接口包含不止一个抽象方法，javac 就会报错。重构代码时，使用它能很容易发现问题。

四、默认方法

Collection 接口中增加了新的 stream 方法，如何能让 MyCustomList 类在不知道该方法的情况下通过编译？ Java 8 通过如下方法解决该问题：Collection 接口告诉它所有的子类：“如果你没有实现 stream 方法，就使用我的吧。”接口中这样的方法叫作默认方法，在任何接口中，无论函数接口还是非函数接口，都可以使用该方法。

Iterable 接口中也新增了一个默认方法：forEach，该方法功能和 for 循环类似，但是允许
用户使用一个 Lambda 表达式作为循环体。

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

如果已经习惯了通过调用接口方法来使用 Lambda 表达式的方式，那么这个例子理解起来
就相当简单。它使用一个常规的 for 循环遍历 Iterable 对象，然后对每个值调用 accept
方法。

既然如此简单，为何还要单独提出来呢？重点就在于代码段前面的新关键字 default。这个关键字告诉 javac 用户真正需要的是为接口添加一个新方法。除了添加了一个新的关键字，默认方法在继承规则上和普通方法也略有区别。

和类不同，接口没有成员变量，因此默认方法只能通过调用子类的方法来修改子类本身，避免了对子类的实现做出各种假设。

五、Optional

reduce 方法的一个重点尚未提及：reduce 方法有两种形式，一种如前面出现的需要有一个初始值，另一种变式则不需要有初始值。没有初始值的情况下，reduce 的第一步使用Stream 中的前两个元素。有时，reduce 操作不存在有意义的初始值，这样做就是有意义的，此时，reduce 方法返回一个 Optional 对象。

Optional 是为核心类库新设计的一个数据类型，用来替换 null 值。人们对原有的 null 值有很多抱怨，甚至连发明这一概念的 Tony Hoare 也是如此，他曾说这是自己的一个“价值连城的错误”。作为一名有影响力的计算机科学家就是这样：虽然连一毛钱也见不到，却也可以犯一个“价值连城的错误”。

人们常常使用 null 值表示值不存在，Optional 对象能更好地表达这个概念。使用 null 代表值不存在的最大问题在于 NullPointerException。一旦引用一个存储 null 值的变量，程序会立即崩溃。使用 Optional 对象有两个目的：首先，Optional 对象鼓励程序员适时检查变量是否为空，以避免代码缺陷；其次，它将一个类的 API 中可能为空的值文档化，这比阅读实现代码要简单很多。

下面举例说明 Optional 对象的 API，从而切身体会一下它的使用方法。使用工厂方法 of，可以从某个值创建出一个 Optional 对象。Optional 对象相当于值的容器，而该值可以通过 get 方法提取。

Optional<String> a = Optional.of("a");
System.out.println(a.get());

Optional 对象也可能为空，因此还有一个对应的工厂方法 empty，另外一个工厂方法 ofNullable 则可将一个空值转换成 Optional 对象。同时展示了第三个方法 isPresent 的用法（该方法表示一个 Optional 对象里是否有值）

Optional emptyOptional = Optional.empty();
Optional alsoEmpty = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(emptyOptional.isPresent());
System.out.println(alsoEmpty.isPresent());

使用 Optional 对象的方式之一是在调用 get() 方法前，先使用 isPresent 检查 Optional 对象是否有值。使用 orElse 方法则更简洁，当 Optional 对象为空时，该方法提供了一个备选值。如果计算备选值在计算上太过繁琐，即可使用 orElseGet 方法。该方法接受一个Supplier 对象，只有在 Optional 对象真正为空时才会调用。

System.out.println(emptyOptional.orElse("b"));
System.out.println(emptyOptional.orElseGet(() -> "c"));

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总结

使用为基本类型定制的 Lambda 表达式和 Stream，如 IntStream 可以显著提升系统性能。使用为基本类型定制的 Lambda 表达式和 Stream，如 IntStream 可以显著提升系统性能。在一个值可能为空的建模情况下，使用 Optional 对象能替代使用 null 值。