Kotlin的Lambda闭包语法

news2025/1/16 16:10:55

Lambda 表达式是一种在现代编程语言中常见的特性，它可以用来创建匿名函数或代码块，使得将函数作为参数传递、简化代码以及实现函数式编程范式变得更加便捷。Lambda 表达式在函数式编程语言中得到广泛应用，也在诸如 Java 8 和 Kotlin 等主流编程语言中引入。

一、Java 中的 Lambda 表达式语法

在 Java 中，Lambda 表达式是从 Java 8 版本开始引入的一项重要特性，它允许我们以更简洁的方式创建匿名函数，从而在处理函数式编程、回调等场景中变得更加方便。Lambda 表达式的引入在 Java 中使得编写代码变得更加紧凑，同时也提供了更强大的函数式编程能力。

以下是 Java 中 Lambda 表达式的基本概念和语法：

(parameters) -> { /* code */ }
  • parameters 是 Lambda 表达式的参数列表。参数的类型可以根据上下文进行类型推断。
  • -> 是 Lambda 表达式的箭头符号，分隔参数列表和函数体。
  • { /* code */ } 是 Lambda 表达式的函数体，可以是一行或多行代码。

Lambda 表达式通常用于函数式接口（Functional Interface）中，这是一个只包含一个抽象方法的接口。Lambda 表达式可以实现这个接口的抽象方法，从而将匿名函数传递给方法或函数。

以下是一个简单的示例，展示了如何在 Java 中使用 Lambda 表达式：

public class LambdaExample {
    public static void main(String[] args) {
        // Lambda 表达式作为参数传递给 Thread 的构造函数
        Thread thread = new Thread(() -> {
            System.out.println("Thread is running");
        });
        thread.start();
    }
}

在这个示例中，Lambda 表达式 () -> { System.out.println("Thread is running"); } 被传递给 Thread 类的构造函数，用作线程的任务（Runnable）。这样就避免了传统的匿名内部类的繁琐语法，使代码更加简洁。

需要注意的是，Lambda 表达式在 Java 中需要满足以下要求：

  • Lambda 表达式只能用于函数式接口中，该接口必须只包含一个抽象方法。
  • 如果接口有默认方法（default 关键字修饰的方法），那么它不会影响函数式接口的定义。
  • 在 Lambda 表达式中可以捕获 final 或 effectively final 的局部变量。

通过掌握 Java 中的 Lambda 表达式，你可以在代码中更自然地表达函数式概念，从而编写更简洁、高效的代码。

二、Kotlin 中的 Lambda 表达式语法

在 Kotlin 中，Lambda 表达式是一种强大的特性，允许你以简洁的方式创建匿名函数，从而在函数式编程、集合操作等场景中变得更加方便。Kotlin 的 Lambda 表达式语法非常灵活，与函数的声明和调用紧密结合，使得代码更加清晰和易读。

以下是 Kotlin 中 Lambda 表达式的基本语法和一些重要概念：

{ parameters -> /* code */ }

可以看出和 Java 的Lambda语法类似，只不过这个箭头是放在了大括号的里面，而不是外面。

  • parameters 是 Lambda 表达式的参数列表。参数的类型可以根据上下文进行类型推断。
  • -> 是 Lambda 表达式的箭头符号，分隔参数列表和函数体。
  • { /* code */ } 是 Lambda 表达式的函数体，可以是一行或多行代码。

Lambda 表达式通常用于函数式接口（Functional Interface）中，或者用于集合操作、高阶函数等情境中。

以下是一个简单的示例，展示了如何在 Kotlin 中使用 Lambda 表达式：

fun main() {
    val thread = Thread ({ -> println("Thread is running") })
    thread.start()
}

如果 Lambda 是函数的最后一个参数，可以将大括号放在小括号外面：

fun main() {
    val thread = Thread() { -> println("Thread is running") }
    thread.start()
}

如果函数只有一个参数且这个参数是 Lambda，则可以省略小括号：

fun main() {
    val thread = Thread { -> println("Thread is running") }
    thread.start()
}

如果 Lambda 表达式没有参数，你可以直接省略 -> 符号：

fun main() {
    val thread = Thread { println("Thread is running") }
    thread.start()
}

好了，就此我们看一下 Java 和 Kotlin 的 Lambda 表达式，如图所示：

在这里插入图片描述

三、声明一个 Kotlin 的 Lambda 闭包

Kotlin 的 Lambda 表达式本质上就是闭包，它是一种可以捕获并携带作用域中变量状态的函数。Lambda 闭包在 Kotlin 中具有以下特点：

  1. 捕获变量： Lambda 表达式可以在其作用域外捕获外部变量。这意味着 Lambda 表达式可以访问外部作用域中的变量，即使在该作用域已经结束的情况下。捕获的变量可以是 val 或 var，但在 Lambda 表达式中只能被读取，不能被修改（对于 val）。
  2. 记住状态： Lambda 表达式捕获的变量状态在闭包内是“记住”的，即使闭包被传递到其他函数或在不同上下文中执行，它仍然可以访问并使用这些变量。
  3. 隐式参数： 当 Lambda 表达式只有一个参数时，可以使用隐式参数 it 来代表这个参数。这使得代码更加简洁。
  4. 函数式编程： Lambda 闭包使得 Kotlin 可以支持函数式编程范式，使代码更加模块化、易读和易于测试。

Kotlin 的 Lambda 闭包（也称为 Lambda 表达式）具有以下基本格式：

val lambdaName: (parameters) -> returnType = { arguments ->
    // Lambda 表达式的主体
}

我们解释一下每个部分的含义：

  • val lambdaName: 这是 Lambda 表达式的变量名，你可以根据需要命名它。
  • (parameters) -> returnType: 这是 Lambda 表达式的类型，它指定了参数列表和返回类型。parameters 是参数列表，可以是一个或多个参数，用逗号分隔。returnType 是返回类型，指示 Lambda 表达式返回的值的类型。
  • arguments ->: 这是 Lambda 表达式的参数部分。arguments 是 Lambda 表达式的参数，你可以为参数指定名称。箭头 -> 分隔了参数和主体部分。
  • { /* Lambda 表达式的主体 */ }: 这是 Lambda 表达式的主体，包含了 Lambda 表达式的实际逻辑和操作。这部分代码会在 Lambda 表达式被调用时执行。

下面是一个简单的示例，演示如何声明一个 Kotlin 的 Lambda 闭包：

fun main() {
    person.invoke("danke")
    person("danke")
}

val person: (name: String) -> Unit = {
        name: String -> println("name is $name")
        // 可以省略Unit
}

在这个示例中，我们首先声明了一个名为 person 的变量，其值是一个 Lambda 表达式。这个 Lambda 表达式接受一个 String 类型的参数 name，并在闭包体内使用 $name 来将参数的值嵌入到字符串中。这个 Lambda 表达式就是 Lambda 闭包。

在 Kotlin 中，如果一个 Lambda 表达式没有返回值，可以使用 Unit 来表示。Unit 实际上是一个类型，类似于 Java 中的 void，但它是一个真正的类型，表示一个只有一个值的类型。

当 Lambda 表达式没有明确的返回值时，Kotlin 会默认将其推断为 Unit 类型。因此，你可以省略不写返回值类型。

接下来，在 main 函数中，我们通过两种方式来调用 person 这个闭包：

  • person.invoke("danke")：这里使用 invoke 函数来显式地调用闭包，并传递参数 "danke"。
  • person("danke")：这是一种更简洁的方式，直接像调用函数一样调用闭包，并传递参数 "danke"。

无论使用哪种方式，闭包都会执行，打印出 "name is danke"。

上面示例展示了如何声明一个 Kotlin 的 Lambda 闭包，并且演示了如何调用闭包并传递参数。闭包在 Kotlin 中是一种非常强大的概念，允许在代码中以一种更函数式的方式操作数据和逻辑。

在 Kotlin 中，如果 Lambda 表达式的参数和返回类型可以从上下文中推断出来，你可以省略参数列表和返回类型的定义。那么我们改造一下上面声明的 Lambda 闭包，其中省略了参数列表和返回类型的定义：

val person = { name: String -> println("name is $name") }

在这个示例中，由于 Lambda 表达式的参数类型和返回类型可以从赋值操作的右侧（Lambda 表达式）推断出来，所以我们可以省略掉 (name: String) -> Unit 这部分。编译器会自动推断出参数类型为 String，返回类型为 Unit。

这种简化的写法使代码更加简洁，但需要注意的是，当 Lambda 表达式的参数和返回类型不容易从上下文中推断出时，最好还是显式地声明它们，以增加代码的可读性和清晰性。

Kotlin 的 Lambda 闭包使得函数变得更具表达力和灵活性。它们可以用于各种情境，从集合操作到异步编程，从而提供了更多的编程选择和优雅的语法。

四、Kotlin 的 Lambda 的参数是有上限的

在 Kotlin 中，Lambda 表达式的参数数量是有上限的，这个上限与函数式接口的抽象方法数量有关。通常情况下，Lambda 表达式的参数数量最多为 22，因为 Kotlin 的标准库中提供了 22 个用于函数式编程的函数式接口（如 Function0 到 Function22）。

这意味着你可以创建一个具有最多 22 个参数的 Lambda 表达式。如果我们尝试给 Lambda 表达式添加第 23 个参数的时候，例如：

fun main() {
    maxParams(
        1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
        1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
        1, 1, 1
    )
}

val maxParams =
    { p1: Int, p2: Int, p3: Int, p4: Int, p5: Int, p6: Int, p7: Int, p8: Int, p9: Int, p10: Int,
      p11: Int, p12: Int, p13: Int, p14: Int, p15: Int, p16: Int, p17: Int, p18: Int, p19: Int, p20: Int,
      p21: Int, p22: Int, p23: Int ->
        println("maxParams")
    }

看到最终运行这段代码就抛出一个异常：java.lang.NoClassNotFoundError：kotlin/Function23。为什么它最后报没有Function23这样的一个类呢？这是因为 Kotlin 的类在编译以后会被编译成 class 文件，Kotlin 的 lambda 在编译以后会被编译成一个匿名内部类，我们定义 lambda 表达式有 23 个参数，它也是一个匿名类，但是我们在的 Kotlin 的源码中，看到只定义了 22 个 Function，这个 Function 后面紧跟着数字，就表示有多少个参数。从零开始表示没有参数，一直到 22。我们可以看一下 Kotlin 源码：

在这里插入图片描述

因此参数数量超过 22 的 Lambda 表达式在调用时会引发错误。这是 Kotlin 的限制，Lambda 表达式的参数数量应该小于等于 22。

有没有办法解决？

如果我们给 Lambda 传了23个参数的时候，它就会直接报错了。那么这个问题能不能解决呢？当然也是可以的！就是我们手动去定义这个 Function23 这样的一个类。在定义这样一个类的时候，我们可能还会碰上问题。首先，我们一起来在代码中试一下。

// Function23.kt
package kotlin

/** A function that takes 23 arguments. */
public interface Function23<in P1, in P2, in P3, in P4, in P5, in P6, in P7, in P8, in P9, in P10, in P11, in P12, in P13, in P14, in P15, in P16, in P17, in P18, in P19, in P20, in P21, in P22, in P23, out R> : Function<R> {
    /** Invokes the function with the specified arguments. */
    public operator fun invoke(p1: P1, p2: P2, p3: P3, p4: P4, p5: P5, p6: P6, p7: P7, p8: P8, p9: P9, p10: P10, p11: P11, p12: P12, p13: P13, p14: P14, p15: P15, p16: P16, p17: P17, p18: P18, p19: P19, p20: P20, p21: P21, p22: P22, p23: P23): R
}

首先创建Function23.kt，并将这个类的包名改成package kotlin。我们假设在 Kotlin 这个包下面创建一个 Function23 这样的一个类。那么它的类的声明是跟前面 Function22 完全一致，只是多了一个参数，我们就直接拷过来。这样我们就定义完成了 Function23。

然后我们再来运行这样的一段代码。看到编译器给我们报出来了一个错误，说只有Kotlin 的标准库才可以使用 Kotlin 这样的一个包名。而我们自己声明的类，是不能声明一个类的包名叫Kotlin的。

Kotlin: Only the Kotlin standard library is allowed to use the 'kotlin' package

那么，这个问题怎么解决呢？

大家回想一下 Kotlin 与 Java 是完全兼容的，如果我们不能以 Kotlin 的形式去声明一个类的话，那是不是可以用 Java 的形式去声明它？

/**
 * A function that takes 23 arguments.
 */
public interface Function23<P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10, P11, P12, P13, P14, P15, P16, P17, P18, P19, P20, P21, P22, P23, R> extends Function<R> {
    /**
     * Invokes the function with the specified arguments.
     */
    R invoke(P1 p1, P2 p2, P3 p3, P4 p4, P5 p5, P6 p6, P7 p7, P8 p8, P9 p9, P10 p10, P11 p11, P12 p12, P13 p13, P14 p14, P15 p15, P16 p16, P17 p17, P18 p18, P19 p19, P20 p20, P21 p21, P22 p22, P23 p23);
}

所以咱们能够将这个Function23 申明为一个 Java类，并将它的包名设置为kotlin，这样就能够申明参数个数超过 22 的闭包了。

然而，使用拥有如此多参数的 Lambda 表达式往往会导致代码的可读性降低，而且实际情况下很少会需要这么多参数。在大多数情况下，Lambda 表达式的参数数量应该保持合理，以确保代码的清晰度和可维护性。

除了上限之外，Kotlin 还支持使用 vararg 关键字来定义一个接受可变数量参数的 Lambda 表达式，类似于普通函数的可变参数。（在上文中已经介绍过了）

总之，Kotlin 的 Lambda 表达式参数数量上限为 22，但实际中应该遵循良好的编程实践，保持适度的参数数量，以提高代码的可读性和可维护性。

五、Java 怎么调用 Kotlin 的 Lambda 闭包

Kotlin 文件 LambdaTest.kt：

val person = { name: String -> println("name is $name") }

Java 文件 Main.java：

import kotlin.Unit;
import kotlin.jvm.functions.Function1;

public class java8 {
    public static void main(String[] args) {
        Function1<String, Unit> person = LambdaTestKt.getPerson();
        person.invoke("danke");
    }
}

在这个示例中，我们在 Java 中通过 LambdaTestKt.getPerson() 方法来获取 Kotlin 文件中定义的 person Lambda 表达式实例，然后通过 person.invoke("danke") 调用该 Lambda 表达式。

这种方式可以在 Java 中调用 Kotlin 文件中的顶层 Lambda 表达式。

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