深入探索 Java 8 新特性：Lambda 表达式

在软件开发领域，不断的进步和创新是推动技术发展的关键。Java 8 作为一个重要的版本，引入了许多令人兴奋的新特性，其中最受瞩目的之一就是 Lambda 表达式。Lambda 表达式的引入使得 Java 编程更加简洁、灵活，让开发者能够以更现代化的方式处理代码逻辑。

核心：Lambda 表达式，也可称为"闭包"，它是推动 Java 8 发布的最重要新特性。

Lambda 允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递进方法中）。
使用 Lambda 表达式可以使代码变的更加简洁紧凑。

Lambda 表达式的基本语法

Lambda 表达式是一种匿名函数，它的基本语法如下：

(parameters) -> expression

或者在需要多行代码块的情况下：

(parameters) -> {
    // statements;
}

其中，parameters 是参数列表，expression 是表达式或语句块。

Lambda 表达式的核心是将一个代码块作为参数传递，并在需要的时候执行这个代码块。

以下是lambda表达式的重要特征:

可选类型声明：不需要声明参数类型，编译器可以统一识别参数值。
可选的参数圆括号：一个参数无需定义圆括号，但多个参数需要定义圆括号。
可选的大括号：如果主体只包含了一个语句，就不需要使用大括号。
可选的返回关键字：如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值，大括号需要指定表达式返回了一个数值。

下面是具体的Lambda表达式的简单例子：

public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
      Java8Tester tester = new Java8Tester();
        
      // 类型声明
      MathOperation addition = (int a, int b) -> a + b;
        
      // 不用类型声明
      MathOperation subtraction = (a, b) -> a - b;
        
      // 大括号中的返回语句
      MathOperation multiplication = (int a, int b) -> { return a * b; };
        
      // 没有大括号及返回语句
      MathOperation division = (int a, int b) -> a / b;
        
      System.out.println("10 + 5 = " + tester.operate(10, 5, addition));
      System.out.println("10 - 5 = " + tester.operate(10, 5, subtraction));
      System.out.println("10 x 5 = " + tester.operate(10, 5, multiplication));
      System.out.println("10 / 5 = " + tester.operate(10, 5, division));
        
      // 不用括号
      GreetingService greetService1 = message ->
      System.out.println("Hello " + message);
        
      // 用括号
      GreetingService greetService2 = (message) ->
      System.out.println("Hello " + message);
        
      greetService1.sayMessage("Runoob");
      greetService2.sayMessage("Google");
   }
    
   interface MathOperation {
      int operation(int a, int b);
   }
    
   interface GreetingService {
      void sayMessage(String message);
   }
    
   private int operate(int a, int b, MathOperation mathOperation){
      return mathOperation.operation(a, b);
   }
}

输出结果如下：

在这里插入图片描述

详细解释一下代码吧：因为可能第一次学习Lambda表达式的话看不太懂，觉得很复杂。其实慢慢理解，看懂后就会觉得很简单了。

先从接口这里开始看起

在这里插入图片描述

这段代码定义了两个接口 MathOperation 和 GreetingService，以及一个私有方法 operate。

MathOperation 接口定义了一个抽象方法 operation(int a, int b)，该方法接受两个整数参数 a 和 b，并返回一个整数结果。
GreetingService 接口定义了一个抽象方法 sayMessage(String message)，该方法接受一个字符串参数 message，用于输出一条问候消息。
private int operate(int a, int b, MathOperation mathOperation) 是一个私有方法，它接受三个参数：两个整数 a 和 b，以及一个实现了 MathOperation 接口的对象 mathOperation。该方法的作用是调用 mathOperation 对象的 operation 方法，将 a 和 b 作为参数传递进去，然后返回运算结果。

那么接下来我们就回到上面去重新看一下我们声明的实例

在这里插入图片描述

这四个 Lambda 表达式实际上都是实现了 MathOperation 接口的实例。

MathOperation addition = (int a, int b) -> a + b; 这是一个 Lambda 表达式，实现了 MathOperation 接口的 operation 方法，用于执行加法运算。参数列表中的 (int a, int b) 指定了参数类型和名称，a + b 是方法体，表示将参数 a 和 b 相加。(这里是对应上面的参数类型声明的例子)
MathOperation subtraction = (a, b) -> a - b; 这是另一个 Lambda 表达式，省略了参数类型的声明，因为编译器可以根据上下文自动推断。方法体是 a - b，表示将参数 a 减去参数 b。（这里对应的参数不声明的例子）
MathOperation multiplication = (int a, int b) -> { return a * b; }; 这个 Lambda 表达式使用了大括号，方法体在大括号中，返回了 a * b 的乘法结果。（这里是方法体加大括号{}和return的例子）
MathOperation division = (int a, int b) -> a / b; 这个 Lambda 表达式实现了除法运算，方法体是 a / b。（这里是不用加大括号{}和return的例子）

那么再回过头来查看我们的输出语句

在这里插入图片描述

为什么要使用 Lambda 表达式？

Lambda 表达式在 Java 编程中具有重要作用，它带来了许多优势：

简洁性： 使用 Lambda 表达式可以大幅度减少冗余代码，使代码更加简洁易读。
可读性： Lambda 表达式能够更直观地表达代码的意图，让代码结构更加清晰。
灵活性： Lambda 表达式可以作为参数传递，使得代码更加灵活，能够更方便地处理不同的逻辑。
函数式编程： Lambda 表达式支持函数式编程的思想，使得代码更加模块化、可复用。

Lambda 表达式示例

让我们通过一个示例来展示 Lambda 表达式的用法。假设我们有一个整数列表，现在需要对这个列表进行排序：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 2, 8, 1, 3);
Collections.sort(numbers, (a, b) -> a.compareTo(b));

另一个示例是使用 Lambda 表达式对列表进行过滤：

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");
List<String> filteredNames = names.stream()
                                  .filter(name -> name.length() > 4)
                                  .collect(Collectors.toList());

Lambda 表达式与匿名内部类的比较

Lambda 表达式和传统的匿名内部类有些类似，但在语法和使用上有很大不同。**Lambda 表达式免去了使用匿名方法的麻烦，Lambda 表达式不需要显式地声明参数类型和返回类型，而且可以访问外部作用域的局部变量（需要保证变量是 final 或 effectively final）以及类变量。**这就是说不能在 lambda 内部修改定义在域外的局部变量，否则会编译错误。

public class Java8Tester {
 
   final static String salutation = "Hello! ";//final修饰的最终类变量，生命周期和类一样长
   
   public static void main(String args[]){
      GreetingService greetService1 = message -> 
      System.out.println(salutation + message);//引用外部的
      greetService1.sayMessage("Runoob");
   }
    
   interface GreetingService {
      void sayMessage(String message);
   }
}

输出结果如下：

$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester
Hello! Runoob

我们也可以直接在 lambda 表达式中访问外层的局部变量：

public class Java8Tester {
    public static void main(String args[]) {
        final int num = 1; // 外部被final修饰的局部变量
        Converter<Integer, String> s = (param) -> System.out.println(String.valueOf(param + num));
        s.convert(2);  // 输出结果为 3
    }
 
    public interface Converter<T1, T2> {
        void convert(int i);
    }
}

上面的代码中：num 的作用范围是在 main 方法内部，也就是局部作用域。它在 main 方法中声明，并且只在该方法中有效。在方法外部（类级别）是无法访问到 num 的。在 Java 中，局部变量的作用范围被限制在声明它们的代码块内部。在这种情况下，num 的作用范围仅限于 main 方法。因此可以访问外部的局部变量，但实际上lambda 表达式的局部变量可以不用声明为 final，但是必须不可被后面的代码修改（即隐性的具有 final 的语义）。

又或者说：Java 8 之后，实际上，你可以不显式地将局部变量声明为 final，只要保证在 Lambda 表达式内部不对这些变量进行修改即可。

在上面的代码中，num 虽然显式声明为 final，但即使我们去掉 final 关键字，也不会影响 Lambda 表达式的正常运行，因为 num 不会发生改变。

int num = 1;  
Converter<Integer, String> s = (param) -> System.out.println(String.valueOf(param + num));
s.convert(2);
num = 5;  
//报错信息：Local variable num defined in an enclosing scope must be final or effectively 
 final

在 Lambda 表达式当中不允许声明一个与局部变量同名的参数或者局部变量。

String first = "";  
Comparator<String> comparator = (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());  //编译会出错

总结

Java 8 引入的 Lambda 表达式是一项重要的特性，它让 Java 编程变得更加现代化、简洁和灵活。通过 Lambda 表达式，我们可以更直观地表达代码逻辑，提高代码的可读性和可维护性。希望通过这边关于Lambda表达式的文章，各位都能在合适的场景下，使用 Lambda 表达式编写出更加优雅和高效的代码。

作者：Stevedash

发表于：2023年8月17日 21点15分

来源：Java 8 Lambda 表达式 | 菜鸟教程 (runoob.com)

维护性。希望通过这边关于Lambda表达式的文章，各位都能在合适的场景下，使用 Lambda 表达式编写出更加优雅和高效的代码。

作者：Stevedash

发表于：2023年8月17日 21点15分

来源：Java 8 Lambda 表达式 | 菜鸟教程 (runoob.com)