1. 函数式编程思想概述

在数学中，函数就是有输入量、输出量的一套计算方案，也就是“拿什么东西做什么事情”。相对而言，面向对象过分强调“必须通过对象的形式来做事情”，而函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法——强调做什么，而不是以什么形式做。

面向对象的思想：

做一件事情，找一个能解决这个事情的对象，调用对象的方法，完成事情。

函数式编程思想：

只要能获取到结果，谁去做的，怎么做的都不重要，重视的是结果，不重视过程。

2. 冗余的Runnable代码

2.1 传统写法

当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过java.lang.Runnable接口来定义任务内容，并使用 java.lang.Thread类来启动该线程。代码如下：

package com.dcxuexi.java21;

/***
 * @Title Runnable_Demo01
 * @Description TOTD
 * @Auter DongChuang
 * @Date 2022/12/11 11:07
 * @Version 1.0.0
 */
public class Runnable_Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 匿名内部类
        Runnable task = new Runnable() {
            @Override
            public void run() { // 覆盖重写抽象方法
                System.out.println("多线程任务执行！");
            }
        };
        new Thread(task).start(); // 启动线程
    }
}

本着“一切皆对象”的思想，这种做法是无可厚非的：首先创建一个 Runnable 接口的匿名内部类对象来指定任务内容，再将其交给一个线程来启动。

2.2 代码分析

对于Runnable的匿名内部类用法，可以分析出几点内容：

• Thread类需要Runnable接口作为参数，其中的抽象run方法是用来指定线程任务内容的核心；

• 为了指定run的方法体，不得不需要Runnable接口的实现类；

• 为了省去定义一个RunnableImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；

• 必须覆盖重写抽象run方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；

• 而实际上，似乎只有方法体才是关键所在。

3. 编程思想转换

3.1 做什么，而不是怎么做

我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。我们真正希望做的事情是：将run方法体内的代码传递给Thread类知晓。

传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。

那，有没有更加简单的办法？如果我们将关注点从“怎么做”回归到“做什么”的本质上，就会发现只要能够更好地达到目的，过程与形式其实并不重要。

3.2 生活举例

当我们需要从北京到上海时，可以选择高铁、汽车、骑行或是徒步。我们的真正目的是到达上海，而如何才能到达上海的形式并不重要，所以我们一直在探索有没有比高铁更好的方式——搭乘飞机。

而现在这种飞机（甚至是飞船）已经诞生：2014年3月Oracle所发布的Java 8（JDK 1.8）中，加入了**Lambda表达式**的重量级新特性，为我们打开了新世界的大门。

4. 体验Lambda的更优写法

借助Java 8的全新语法，上述Runnable接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效：

public class LambdaRunnable_Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行！")).start(); // 启动线程
    }
}

这段代码和刚才的执行效果是完全一样的，可以在1.8或更高的编译级别下通过。从代码的语义中可以看出：我们启动了一个线程，而线程任务的内容以一种更加简洁的形式被指定。

不再有“不得不创建接口对象”的束缚，不再有“抽象方法覆盖重写”的负担，就是这么简单！

5. 回顾匿名内部类

Lambda是怎样击败面向对象的？在上例中，核心代码其实只是如下所示的内容：

() -> System.out.println("多线程任务执行！")

为了理解Lambda的语义，我们需要从传统的代码起步。

5.1 使用实现类

要启动一个线程，需要创建一个Thread类的对象并调用start方法。而为了指定线程执行的内容，需要调用 Thread类的构造方法：

• public Thread(Runnable target)

为了获取Runnable接口的实现对象，可以为该接口定义一个实现类RunnableImpl：

public class RunnableImpl implements Runnable {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("多线程任务执行！");
	}
}

然后创建该实现类的对象作为Thread类的构造参数：

public class ThreadInitParam_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable runnable = new RunnableImpl();
        new Thread(runnable).start();
    }
}

5.2 使用匿名内部类

这个RunnableImpl类只是为了实现Runnable接口而存在的，而且仅被使用了唯一一次，所以使用匿名内部类的语法即可省去该类的单独定义，即匿名内部类：

public class ThreadNameless_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("多线程任务执行！");
            }
        }).start();
    }
}

5.3 匿名内部类的好处与弊端

一方面，匿名内部类可以帮我们省去实现类的定义；另一方面，匿名内部类的语法——确实太复杂了！

5.3 语义分析

仔细分析该代码中的语义，Runnable接口只有一个run方法的定义：

• public abstract void run();

即制定了一种做事情的方案（其实就是一个函数）：

• 无参数：不需要任何条件即可执行该方案。

• 无返回值：该方案不产生任何结果。

• 代码块（方法体）：该方案的具体执行步骤。

同样的语义体现在Lambda语法中，要更加简单：

() -> System.out.println("多线程任务执行！")

• 前面的一对小括号即run方法的参数（无），代表不需要任何条件；

• 中间的一个箭头代表将前面的参数传递给后面的代码；

• 后面的输出语句即业务逻辑代码。

6. Lambda标准格式

Lambda省去面向对象的条条框框，格式由3个部分组成：

• 一些参数

• 一个箭头

• 一段代码

Lambda表达式的标准格式为：

(参数类型 参数名称) -> { 代码语句 }

格式说明：

• 小括号内的语法与传统方法参数列表一致：无参数则留空；多个参数则用逗号分隔。

• ->是新引入的语法格式，代表指向动作。

• 大括号内的语法与传统方法体要求基本一致。

7. 练习：使用Lambda标准格式（无参无返回）

题目

给定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood，且无参数、无返回值。如下：

public interface Cook {
    void makeFood();
}

在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样：

public class InvokeCook_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCook方法
    }

    private static void invokeCook(Cook cook) {
        cook.makeFood();
    }
}

解答

public class InvokeCook_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCook方法
        invokeCook(()->{
            System.out.println("吃饭啦！");
        });
    }

    private static void invokeCook(Cook cook) {
        cook.makeFood();
    }
}

备注：小括号代表Cook接口makeFood抽象方法的参数为空，大括号代表makeFood的方法体。

8. Lambda的参数和返回值

需求:

使用数组存储多个Person对象

对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序

下面举例演示java.util.Comparator<T>接口的使用场景代码，其中的抽象方法定义为：

• public abstract int compare(T o1, T o2);

当需要对一个对象数组进行排序时，Arrays.sort方法需要一个Comparator接口实例来指定排序的规则。假设有一个Person类，含有String name和int age两个成员变量：

package com.dcxuexi.java21;

/***
 * @Title Person
 * @Description TOTD
 * @Auter DongChuang
 * @Date 2022/12/11 11:40
 * @Version 1.0.0
 */
public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

8.1 传统写法

如果使用传统的代码对Person[]数组进行排序，写法如下：

package com.dcxuexi.java21;

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

/***
 * @Title Comparator_Demo
 * @Description TOTD
 * @Auter DongChuang
 * @Date 2022/12/11 11:41
 * @Version 1.0.0
 */
public class Comparator_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 本来年龄乱序的对象数组
        Person[] array = {
                new Person("古力娜扎", 19),
                new Person("迪丽热巴", 18),
                new Person("马尔扎哈", 20) };
        // 匿名内部类
        Comparator<Person> comp = new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return o1.getAge() - o2.getAge();
            }
        };
        Arrays.sort(array, comp); // 第二个参数为排序规则，即Comparator接口实例

        for (Person person : array) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

这种做法在面向对象的思想中，似乎也是“理所当然”的。其中Comparator接口的实例（使用了匿名内部类）代表了“按照年龄从小到大”的排序规则。

8.2 代码分析

下面我们来搞清楚上述代码真正要做什么事情。

• 为了排序，Arrays.sort方法需要排序规则，即Comparator接口的实例，抽象方法compare是关键；

• 为了指定compare的方法体，不得不需要Comparator接口的实现类；

• 为了省去定义一个ComparatorImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；

• 必须覆盖重写抽象compare方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；

• 实际上，只有参数和方法体才是关键。

8.3 Lambda写法

package com.dcxuexi.java21;

import java.util.Arrays;

/***
 * @Title ComparatorLambda_Demo
 * @Description TOTD
 * @Auter DongChuang
 * @Date 2022/12/11 11:47
 * @Version 1.0.0
 */
public class ComparatorLambda_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 本来年龄乱序的对象数组
        Person[] array = {
                new Person("古力娜扎", 19),
                new Person("迪丽热巴", 18),
                new Person("马尔扎哈", 20) };

        Arrays.sort(array,(Person a,Person b)->{
            return a.getAge() - b.getAge();
        });

        for (Person person : array) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

9. 练习：使用Lambda标准格式（有参有返回）

题目

给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值：

public interface Calculator {
    int calc(int a, int b);
}

在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用invokeCalc方法，完成110和120的相加计算：

public class InvokeCalc_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCalc方法来计算110+120的结果ß
    }
    private static void invokeCalc(int a, int b, Calculator calculator) {
        int result = calculator.calc(a, b);
        System.out.println("结果是：" + result);
    }
}

解答

public class InvokeCalc_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCalc方法来计算110+120的结果ß
        invokeCalc(110,120,(int a, int b)->{
            return a+b;
        });
    }
    private static void invokeCalc(int a, int b, Calculator calculator) {
        int result = calculator.calc(a, b);
        System.out.println("结果是：" + result);
    }
}

备注：小括号代表Calculator接口calc抽象方法的参数，大括号代表calc的方法体。

10. Lambda省略格式

10.1 可推导即可省略

Lambda强调的是“做什么”而不是“怎么做”，所以凡是可以根据上下文推导得知的信息，都可以省略。例如上例还可以使用Lambda的省略写法

public static void main(String[] args) {
  	invokeCalc(110,120, (a, b) -> a + b);
}

10.2 省略规则

在Lambda标准格式的基础上，使用省略写法的规则为：

1. 小括号内参数的类型可以省略；
2. 如果小括号内有且仅有一个参，则小括号可以省略；
3. 如果大括号内有且仅有一个语句，则无论是否有返回值，都可以省略大括号、return关键字及语句分号。

11. 练习：使用Lambda省略格式

题目

仍然使用前文含有唯一makeFood抽象方法的厨子Cook接口，在下面的代码中，请使用Lambda的省略格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样：

public class InvokeCook_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCook方法
    }

    private static void invokeCook(Cook cook) {
        cook.makeFood();
    }
}

解答

public class InvokeCook_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCook方法
        //invokeCook(()->{
        //System.out.println("吃饭啦！");
        // });
        invokeCook(() -> System.out.println("吃饭啦！"));
    }

    private static void invokeCook(Cook cook) {
        cook.makeFood();
    }
}

12. Lambda的使用前提

Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意：

• 使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法。 无论是JDK内置的Runnable、Comparator接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一时，才可以使用Lambda。

• 使用Lambda必须具有上下文推断。

也就是方法的参数或局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型，才能使用Lambda作为该接口的实例。

备注：有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。