根据 JSR 335, Java 终于在 Java 8 中引入了 Lambda 表达式。也称之为闭包或者匿名函数。

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JSR 335

所谓的 JSR (Java Specification Requests) 全称叫做 Java 规范提案。简单来说就是向 Java 社区提交新的 API 或 服务 请求的提案。这些提案将作为 Java 社区进行 Java 语言开发的需求,引导着开发的方向。

JSR 335 的提案内容摘要如下:

This JSR will extend the Java Programming Language Specification and the Java Virtual Machine Specification to support the following features:

  • Lambda Expressions
  • SAM Conversion
  • Method References
  • Virtual Extension Methods

也就是如下几点:

  1. 支持 lambda 表达式。
  2. 支持 SAM conversion 用来向前兼容。
  3. 方法引用 Method References
  4. Virtual Extension Methods

在 Java 8 中,以上均已经实现, 以上内容下文均有介绍。

为什么需要 Lambda 表达式?

Lambda 表达式,其实就是代码块。

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原来怎么处理

在具体了解 lambda 之前,我们先往后退一步,看看之前我们是如何处理这些代码块的!

例子一

当决定在单独的线程运行某程序时,你这样做的

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class Worker implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++)
doWork();
}
...
}

这样执行:

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Worker w = new Worker();
new Thread(w).start();

Worker 中包含了你要执行的代码块。

例子二

如果你想实现根据字符串长度大小来排序,而不是默认的字母顺序,你可以自己来实现一个 Comparator 用来 Sort。

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class LengthComparator implements Comparator<String> {
public int compare(String first, String second) {
return Integer.compare(first.length(), second.length());
}
}
Arrays.sort(strings, new LengthComparator());

例子三

另外一个例子,我选的是 Android 中的点击事件,同样是 Java:

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button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View view) {
Toast.makeText(MainActivity.this, "Hello World!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
});

上面代码有什么问题呢?

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它们都太复杂了啊!

上述例子都是在某个类中实现某个接口,然后传递到另外一个方法中作为参数,然后用来执行。

但是本质上,他们要传递的就是接口中那一个方法的实现而已啊!有必要先创建类,再实例化,再传递给调用的位置吗?

因为 Java 是纯面向对象的语言,像其他语言那样随随便便传个方法过来,那可不行,必须要这样。

在其他语言中你可能可以,但是,在 Java 中,不可以。

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Java 设计人员为了 Java 的简洁跟连贯性,一直拒绝为 Java 添加这种功能。(这也是我喜欢 Java 而不喜欢 Python 的原因啊!!!)

经过多年的努力,开发人员终于找到了符合 Java 编程习惯的 Lambda 表达式!

Lambda 表达式语法(Syntax)

考虑下前面的例子:

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Integer.compare(first.length(), second.length())

first 和 second 都是 String 类型,Java 是强类型的语言,必须指定类型:

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

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看到没有!第一个 Lambda 表达式诞生了!!输入、输出简洁明了!

为什么叫 Lambda 呢,这个很多年以前,有位逻辑学家想要标准化的表示一些可以被计算的数学方程(实际上存在,但是很难被表示出来),他就用 ℷ 来表示。

重新介绍一下 Java 中 Lambda 表达式的格式:

(参数) -> 表达式

多返回值

如果计算的结果并不由一个单一的表达式返回(换言之,返回值存在多种情况),使用“{}”,然后明确指定返回值。

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

无参数

如果没有参数,则 “()”中就空着。

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

省略

如果参数的类型可以被推断出,则可以直接省略

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

这里,first 和 second 可以被推断出是 String 类型,因为 是一个 String 类型的 Comparator。

如果单个参数可以被推断出,你连括号都可以省略:

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

修饰符

你可以像对待其他方法一样,annotation,或者 使用 final 修饰符

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

永远不要 定义 result 的类型,lambda 表达式总是从上下文中推断出来的:

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

注意

注意,在 lambda 表达式中,某些分支存在返回值,某些不存在返回值这样的情况是不允许的。
(int x) -> {if (x >= 0) return 1; }这样是非法的。

函数式接口 (Functional Interfaces/SAM)

要介绍 Java 中 lambda 表达式的实现,需要知道什么是 函数式接口。

什么叫作函数式接口呢 (SAM)?

函数式接口指的是只定义了唯一的抽象方法的接口(除了隐含的 Object 对象的公共方法), 因此最开始也就做 SAM 类型的接口(Single Abstract Method)。

Lambda 表达式 向前兼容 这些接口。

Comparable

举个例子 Array.sort:

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

Array.sort() 方法收到一个实现了 Comparable接口的实例。

其实可以把 Lambda 表达式想象成一个方法,而非一个对象,一个可以传入一个接口的方法。

OnClickListener

再举个例子

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

你看,是不是更易读了呢?

Lambda 表达式能够向前兼容这些 interfaces, 太棒了! 那 Lambda 表达式还能干什么呢?

实际上,将函数式接口转变成 lambda 表达式是你在 Java 中 唯一 能做的事情。

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Why ?!!

在其他的语言中,你可以定义一些方便的方法类型,但在 Java 中,你甚至不能将一个 Lambda 表达式赋值给类型为 Object 的变量,因为 Object 变量不是一个 Functional Interface。

Java 的设计者们坚持使用熟悉的 interface 概念而不是为其引入新的 方法类型。

(这里我还要为设计者点赞!谨慎的设计,一方面降低了初学者的门槛,一方面方便了高级用户的使用。对比 python2 和 python3,升级的不兼容让很多人一直停留在 python2)

Method References

能不能再简洁一点?有的时候我们所要做的事情不过是调用其他类中方法来处理事件。

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button.setOnClickListener(event -> System.out.println(event));

如果这样呢?

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

表达式 System.out::println 属于一个方法引用(method reference), 相当于 lambda 表达式 x -> System.out.println(x)

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再举个例子,如果你想对字符串不管大小写进行排序, 就可以这样写!

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Arrays.sort(strings, String::compareToIgnoreCase)

如上所见 ::操作符将方法名与实例或者类分隔开。总体来说,又如下的规则:

  • object::instanceMethod
  • Class::staticMethod
  • Class::instanceMethod

值得指出的是, thissuper 关键字可以在其中使用:

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class Greeter {
public void greet() {
System.out.println("Hello, world!");
}
}
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class ConcurrentGreeter extends Greeter {
public void greet() {
Thread t = new Thread(super::greet);
t.start();
}
}

构造方法引用 Constructor References

跟上一个差不多,毕竟 构造方法 也是方法啊!!不过方法名字为 new 。

但是!这个构造方法引用有一个牛逼的地方!

你知道 Array 是不能使用范型的对吧!(什么,你不知道?看看这里 http://stackoverflow.com/questions/2927391/whats-the-reason-i-cant-create-generic-array-types-in-java), 你没有办法创建一个类型为 T 的 Array 。 new T[n] 将会被覆盖为 new Object[n]。

假设我们想要一个包含 buttons 的 Array。Stream interface 可以返回一个 Object array。

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Object[] buttons = stream.toArray();

不不不,我们可不想要 Object。Stream 库使用 构造方法引用解决了这个问题:

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

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变量作用域

注意到我们在题目中写着 闭包(closure), 实际上,闭包的定义是: 引用了自由变量的函数。

在之前,如果需要在匿名类的内部引用外部变量,需要将外部变量定义为 final ,现在有了 lambda 表达式,你不必再这么做了。但同样需要保证外部的自由变量不能在 lambda 表达式中被改变。

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这是什么意思呢? 不需要定义为 final,也不能改?

其实理解起来很简单,Java 8 中,不需要定义为 final ,但你其实可以直接把他当作 final,不要试图修改它就行了。

即便你用内部类,现在也无需定义为 final 了。

参考 StackOverFlow 链接: http://stackoverflow.com/questions/4732544/why-are-only-final-variables-accessible-in-anonymous-class

Default Methods

由于历史原因,像是类似 Collection 这种接口,如果进行添加接口的话,那将会造成之前的代码出错。

Java 想了一个一劳永逸的方法解决这个问题, 使用 default 修饰符来提供默认的实现

比如 Collection 接口的源代码:

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default void remove() {
throw new UnsupportedOperationException("remove");
}

当没有 override remove 这个方法是,调用的时候返回 UnsupportedOperationException 错误。

Static Methods in Interfaces

Java 8 中,你可以在接口中添加静态方法了。 看起来好像并不符合接口的定义了。

一般用来生成一个简单实现该 interface 的实例。

参考链接:

  1. JSR 335: Lambda Expressions for the JavaTM Programming Language
  2. Java 8 新特性概述
  3. Lambda Expressions in Java 8

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