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Java 8:Lambda表达式(二)

Java 8中,最重要的一个改变让代码更快、更简洁,并向FP(函数式编程)打开了方便之门。下面我们来看看,它是如何做到的。

上一篇中,你看到了Java中Lambda表达式的一种形式:参数 + “->” + 表达式。如果代码实现的逻辑一条语句完成不了,你可以写成类似方法的形式:代码写在“{}”中,再加上显式的return语句。例如:

  1. (String first, String second) -> {
  2.      if (first.length() < second.length()) return -1;
  3.      else if (first.length() > second.length()) return 1;
  4.      else return 0;
  5. }

就算一个Lambda表达式没有参数,你也需要保留空的小括号,就像没有参数的方法一样:

  1. () -> { for (int i = 0; i < 1000; i ++) doWork(); }

如果一个Lambda表达式的参数类型,可以根据上下文推断出来,你可以省略它们。例如:

  1. Comparator< String > comp
  2.      = (first, second) // Same as (String first, String second)
  3.         -> Integer.compare(first.length(), second.length());

这里,编译器能够推断出first和second肯定是字符串类型,因为,这个Lambda表达式被赋值给了字符串Comparator。

如果Lambda表达式只有一个单独的、可以推断出的参数,你甚至可以省略两边的小括号:

  1. EventHandler< ActionEvent > listener = event ->
  2.      System.out.println("Thanks for clicking!");
  3.      // Instead of (event) -> or (ActionEvent event) ->

就像你可以给方法的参数加上注解或final修饰符一样,Lambda表达式也可以:

  1. (final String name) -> ...
  2. (@NonNull String name) -> ...

你永远不能指定Lambda表达式的返回值类型,它只能从上下文去推断出来。例如,表达式

  1. (String first, String second) -> Integer.compare(first.length(), second.length())

可以用在需要int类型的上下文中。

注意,只在部分分支中有返回值,而在其他分支中没有返回值的Lambda表达式是非法的。例如,

  1. (int x) -> { if (>0) return 1; }
  2. // invalid Lambda expression

函数式接口

正如我们讨论过的,Java中存在很多只包含代码块的接口,例如Runnable或Comparator。Lambda表达式向后兼容这些接口。

任何在需要只包含一个抽象方法的接口的实例的时候,你都可以用Lambda表达式。这些接口被称为“函数式接口”。

你可能会想,为什么一个函数式接口必须只包含一个抽象方法呢?接口中所有的方法不都是抽象的吗?实际上,接口一直都是可以重新声明Object类中包含的方法的,比如toString或者clone,而这样的重新声明并不会使这些方法变成抽象的。(有些接口,为了在生成的javadoc中添加自己的注释,而重新声明了Object中的方法,例如可以去翻翻Comparator接口的API。)更重要的是,你马上就会看到,在Java 8中,接口可以声明非抽象的方法。

为了展示到成函数式接口的转换,看看Arrays.sort方法。它的第二个参数需要一个只包含一个方法的Comparator接口的实例。简单的给它提供一个Lambda表达式:

  1. Arrays.sort(words,
  2.      (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()));

在幕后,Arrays.sort方法会接收到一个实现了Comparator接口的某个类的实例,调用它的compare方法就会执行Lambda表达式。管理这些实例和类是完全依赖于实现的,它比使用传统的内部类更加有效率。最好是把Lambda表达式当成函数来看,而不是对象,并认可,它可以被赋值给一个函数式接口。

这种到接口的转换,令Lambda表达式如此的引人注目,语法很短,很简单。下面是另外一个例子:

  1. button.setOnAction(event ->
  2.      System.out.println("Thanks for clicking!"));

这读起来太简单了!

实际上,转型成函数式接口,是你在Java中唯一可以对Lambda表达式做的事情。在其他支持函数字面量的语言里,你可以声明函数类型,比如(String, String) -> int,声明这种函数类型的变量,使用这些变量保存函数表达式。在Java中,你甚至不能把Lambda表达式赋值给一个Object类型的变量,因为Object不是一个函数式接口。Java的设计者们决定严格坚持熟悉的接口概念,而不是在语言中添加新的函数类型。

Java API的java.util.function中定义了几个范型的函数式接口。其中一个接口,BiFunction,描述了拥有参数T和U,返回值是R的函数。你可以把我们字符串比较的Lambda表达式保存在这种类型的变量中:

  1. BiFunction< StringStringInteger > comp
  2.      = (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());

但是,那样并不能帮你做排序,因为Arrays.sort方法不接受BiFunction类型的变量作为参数。如果你以前使用过FP语言,你会发现这很奇怪。 但是对Java开发者来说,这很自然。一个接口,例如Comparator,拥有一个特定的目的,而不只是一个给定参数和返回值类型的方法。Java 8保留了这种特色。当你想用Lambda表达式做事情的时候,你依然要牢记表达式的目的,并给它一个特定的函数式接口。

几个Java 8的API用到了java.util.function中的函数式接口,将来,你也许能看到,其他地方也会用到它们。但是,请要记住,你可以很好的把Lambda表达式转型成函数式接口,这是现今你使用的API的一部分。你也可以给任何函数式接口加上@FunctionalInterface注解,这样做有两个好处。一是编译器会去检查被注解的接口,是不是只有一个抽象方法。另一个是,在生成的javadoc页面中,会包含类似这样的一句话:本接口是函数式接口。这个注解不是必须的,因为根据定义,任何只有一个抽象方法的接口都是函数式接口。但使用@FunctionalInterface注解会是个不错的主意。

最后,检查型异常,会影响Lambda表达式转型成函数式接口实例。如果Lambda表达式语句体中抛出了检查型异常,这个异常需要在目标接口中的抽象方法里声明。例如,下面的代码就有问题:

  1. Runnable sleeper = () -> { System.out.println("Zzz"); Thread.sleep(1000); };
  2. // Error: Thread.sleep can throw a checkedInterruptedException

这个赋值是非法的,因为Runnable.run方法不能抛出任何异常。要修改它,你有两个选择。你可以在Lambda表达式语句体中捕获这个异常。或者,你可以把这个表达式,赋值给一个抽象方法能抛出异常的接口实例。例如,Callable的call方法可以抛出任何异常,因此,你可以把上面的表达式赋值给Callable(如果你增加一个返回null的return语句)。

方法引用

有时候,已经有方法实现了你想要传递给其他代码的逻辑。比如,假定任何时候按钮被点击,你只是想要打印事件对象,你肯定会这样做:

  1. button.setOnAction(event -> System.out.println(event));

如果能够只把println方法传递给setOnAction方法,那就更好了。下面就是这样做的:

  1. button.setOnAction(System.out::println);

表达式System.out::println就是一个方法引用,它等价于x -> System.out.println(x)。

另外一个例子,假如你想忽略大小写的给字符串排序。你可以这样:

  1. Arrays.sort(strings, String::compareToIgnoreCase)

正如你看到的,“::”操作符把对象名或类名跟方法名分隔开来。主要有三种情况:

  • 对象::实例方法
  • 类::静态方法
  • 类::实例方法

前两种,方法引用等价于提供方法参数的Lambda表达式。正如上文提到的,System.out::println等价于x -> System.out.println(x)。同样的,Math::pow等价于(x, y) -> Math.pow(x, y)。最后一种情况里,第一个参数为方法的调用目标。比如,String::compareToIgnoreCase跟(x,y) -> x.compareToIgnoreCase(y)等价。

当出现多个重载的同名方法时,编译器会根据上下文,尝试找出你实际想用的那一个。例如,Math.max方法有两个版本,一个的参数类型是整型,一个是双精度型。哪一个会被用到,取决于Math::max会转型成拥有哪种方法参数的函数式接口。和Lambda表达式一样,方法引用并不是单独存在的,它们总是被转型为函数式接口。

在方法引用中,可以使用this关键字。例如,this::equals等价于x -> this.equals(x)。super也一样。表达式supper::instanceMethod使用this作为目标,调用指定方法的父类版本。下面的代码故意写成那样,来展示工作机制:

  1. class Greeter {
  2.      public void greet() {
  3.         System.out.println("Hello, world!");
  4.      }
  5. }
  6.    
  7. class ConcurrentGreeter extends Greeter {
  8.      public void greet() {
  9.         Thread t = new Thread(super::greet);
  10.         t.start();
  11.      }
  • }
  • 当线程启动时,它的Runnable被调用,super::greet执行父类Greeter的greet方法。(注意在内部类中,你可以像这样使用this来指代内部类的实例:EnclosingClosing.this::method或者EnclosingClass.super::method。)

    构造方法引用

    除了把方法名改成new以外,构造方法引用基本和方法引用一样。例如,Button::new是一个Button的构造方法引用。哪一个构造方法被调用,取决于上下文。想象一下,你有一个字符串列表。那么通过用每一个字符串去调用Button的构造方法,你可把字符串列表转换成一个按钮数组。

    1. List< String > labels = ...;
    2. Stream< Button > stream = labels.stream().map(Button::new);
    3. List< Button > buttons = stream.collect(Collectors.toList());

    stream、map和collect方法的细节不在本文范围之内。现在,重要的是,map方法为每一个字符串,调用构造方法Button(String)。Button类有很多构造方法,但是编译器会选择用字符串为参数的那一个,因为它从上下文中推断出,构造方法会被使用一个字符串参数来调用。

    你可以用数组类型来组成创建方法引用。例如,int[]::new就是构造方法引用,它有一个参数:数组长度。它等价于x -> new int[x]。

    数组的构造方法引用,对克服Java的限制很有用。我们不能创建一个以范型类型T为元素的数组。表达式new T[n]是不对的,因为它在编译时,被擦除为new Object[n]。对类库的作者来说,这是一个问题。例如,我们想拥有一个按钮的数组。Stream接口有一个返回Object数组的方法,toArray:

    1. Object[] buttons = stream.toArray();

    然而,这并不能令人满意。我们想要的是按钮数组,而不是Object数组。stream库用构造方法引用解决了这个问题。把Button[]::new传递给toArray方法:

    1. Button[] buttons = stream.toArray(Button[]::new);

    toArray方法调用构造方法得到正确的数组类型,然后填充并返回数组。

    本文译自:Lambda Expressions in Java 8

    原创文章,转载请注明: 转载自LetsCoding.cn
    本文链接地址: Java 8:Lambda表达式(二)

    posted on 2014-05-11 12:07 Rolandz 阅读(1794) 评论(2)  编辑  收藏 所属分类: 编程实践

    评论

    # re: Java 8:Lambda表达式(二) 2014-05-11 21:45 服装搭配技巧

    程序工作者,辛苦了,谢谢分享.
    加油!!也希望楼主有空去我网站玩玩。www.oradre.com  回复  更多评论   

    # re: Java 8:Lambda表达式(二) 2014-05-13 01:02 非凡娱乐

    很有帮助,多谢楼主!  回复  更多评论   


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