Lambda表达式超详细总结

1. 什么是Lambda表达式

Lambda表达式，也可称为闭包。类似于JavaScript中的闭包，它是推动Java8发布的最重要的新特性。

2. 为什么使用Lambda表达式

我们可以把Lambda表达式理解为一段可以传递的代码（将代码像数据一样进行传递）。Lambda允许把函数作为一个方法的参数，使用Lambda表达式可以写出更简洁、更灵活的代码，而其作为一种更紧凑的代码风格，使Java的语言表达能力得到了提升。

一个简单示例：

分别使用成员内部类、局部内部类、静态内部类、匿名内部类方式实现Runnable的run()方法并创建和启动线程,如下所示:

public class LambdaDemo { 
    / * 成员内部类 */ class MyThread01 implements Runnable{ 
    @Override public void run() { 
    System.out.println("成员内部类：用Lambda语法创建线程吧!"); } } / * 静态内部类 */ static class MyThread02 implements Runnable{ 
    @Override public void run() { 
    System.out.println("静态内部类：对啊，用Lambda语法创建线程吧!"); } } public static void main(String[] args) { 
    / * 局部内部类 */ class MyThread03 implements Runnable{ 
    @Override public void run() { 
    System.out.println("局部内部类：用Lambda语法创建线程吧!"); } } / * 匿名内部类 */ Runnable runnable = new Runnable(){ 
    @Override public void run() { 
    System.out.println("匿名内部类：求求你，用Lambda语法创建线程吧!"); } }; //成员内部类方式 LambdaDemo lambdaDemo = new LambdaDemo(); MyThread01 myThread01 =lambdaDemo.new MyThread01(); new Thread(myThread01).start(); //静态内部类方式 MyThread02 myThread02 = new MyThread02(); new Thread(myThread02).start(); //局部内部类 MyThread03 myThread03 = new MyThread03(); new Thread(myThread03).start(); //匿名内部类的方式 new Thread(runnable).start(); } } 

可以看到上面创建方式，代码量都不少，使用Lambda表达式实现，如下所示：

 //Lambda方式 new Thread(() -> System.out.println("使用Lambda就对了")).start(); 

3. Lambda表达式语法

Lambda表达式在Java语言中引入了一个操作符“->”，该操作符被称为Lambda操作符或箭头操作符。它将Lambda分为两个部分：

• 左侧：指定了Lambda表达式需要的所有参数
• 右侧：制定了Lambda体，即Lambda表达式要执行的功能。

像这样：

(parameters) -> expression 或 (parameters) ->{ 
    statements; } 

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，但无参数或多个参数需要定义圆括号。
• 可选的大括号：如果主体包含了一个语句，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，大括号需要指定明表达式返回了一个数值。

下面对每个语法格式的特征进行举例说明：

(1)语法格式一：无参，无返回值，Lambda体只需一条语句。如下：

 @Test public void test01(){ 
    Runnable runnable=()-> System.out.println("Runnable 运行"); runnable.run();//结果：Runnable 运行 } 

(2)语法格式二：Lambda需要一个参数，无返回值。如下：

 @Test public void test02(){ 
    Consumer<String> consumer=(x)-> System.out.println(x); consumer.accept("Hello Consumer");//结果：Hello Consumer } 

(3)语法格式三：Lambda只需要一个参数时，参数的小括号可以省略，如下：

 public void test02(){ 
    Consumer<String> consumer=x-> System.out.println(x); consumer.accept("Hello Consumer");//结果：Hello Consumer } 

(4)语法格式四：Lambda需要两个参数，并且Lambda体中有多条语句。

 @Test public void test04(){ 
    Comparator<Integer> com=(x, y)->{ 
    System.out.println("函数式接口"); return Integer.compare(x,y); }; System.out.println(com.compare(2,4));//结果：-1 } 

（5）语法格式五：有两个以上参数，有返回值，若Lambda体中只有一条语句，return和大括号都可以省略不写

 @Test public void test05(){ 
    Comparator<Integer> com=(x, y)-> Integer.compare(x,y); System.out.println(com.compare(4,2));//结果：1 } 

(6)Lambda表达式的参数列表的数据类型可以省略不写，因为JVM可以通过上下文推断出数据类型，即“类型推断”

 @Test public void test06(){ 
    Comparator<Integer> com=(Integer x, Integer y)-> Integer.compare(x,y); System.out.println(com.compare(4,2));//结果：1 } 

类型推断：在执行javac编译程序时，JVM根据程序的上下文推断出了参数的类型。Lambda表达式依赖于上下文环境。

语法背诵口诀：左右遇一括号省，左侧推断类型省，能省则省。

4. 函数式接口

4.1 什么是函数式接口

4.2 自定义函数式接口

按照函数式接口的定义，自定义一个函数式接口，如下：

@FunctionalInterface public interface MyFuncInterf<T> { 
    public T getValue(String origin); } 

定义一个方法将函数式接口作为方法参数。

 public String toLowerString(MyFuncInterf<String> mf,String origin){ 
    return mf.getValue(origin); } 

将Lambda表达式实现的接口作为参数传递。

 public void test07(){ 
    String value=toLowerString((str)->{ 
    return str.toLowerCase(); },"ABC"); System.out.println(value);//结果ABC } 

4.3 Java内置函数式接口

 public void makeMoney(Integer money, Consumer<Integer> consumer){ 
    consumer.accept(money); } @Test public void test01(){ 
    makeMoney(100,t-> System.out.println("今天赚了"+t));//结果：今天赚了100 } 

2.Supplier：供给型接口 T get()

 / * 产生指定的整数集合放到集合中 * Iterable接口的forEach方法的定义：方法中使用到了Consumer消费型接口， * default void forEach(Consumer 
    action) { * Objects.requireNonNull(action); * for (T t : this) { * action.accept(t); * } * } */ @Test public void test02(){ 
    List list = addNumInList(10, () -> (int) (Math.random() * 100)); list.forEach(t-> System.out.println(t)); } public List addNumInList(int size, Supplier<Integer> supplier){ 
    List<Integer> list=new ArrayList(); for (int i = 0; i < size; i++) { 
    list.add(supplier.get()); } return list; } 

3.Function

:函数型接口 R apply(T t)

 / * * 使用函数式接口处理字符串。 */ public String handleStr(String s,Function<String,String> f){ 
    return f.apply(s); } @Test public void test03(){ 
    System.out.println(handleStr("abc",(String s)->s.toUpperCase())); } //结果：ABC 

4.Predicate:断言型接口 boolean test(T t)

 / * 自定义条件过滤字符串集合 */ @Test public void test04(){ 
    List<String> strings = Arrays.asList("啊啊啊", "2333", "666", "?????????"); List<String> stringList = filterStr(strings, (s) -> s.length() > 3); for (String s : stringList) { 
    System.out.println(s); } } public List<String> filterStr(List<String> list, Predicate<String> predicate){ 
    ArrayList result = new ArrayList(); for (int i = 0; i < list.size(); i++) { 
    if (predicate.test(list.get(i))){ 
    result.add(list.get(i)); } } return result; } 

5. 方法引用

当要传递给Lambda体的操作，已经有实现的方法了，就可以使用方法引用！（实现抽象方法的参数列表，必须与方法引用的参数列表一致，方法的返回值也必须一致，即方法的签名一致）。方法引用可以理解为方法引用是Lambda表达式的另外一种表现形式。
方法引用的语法：使用操作符“::”将对象或类和方法名分隔开。
方法引用的使用情况共分为以下三种：

• 对象::实例方法名
• 类::静态方法名
• 类::实例方法名

 / *PrintStream中的println方法定义 * public void println(String x) { * synchronized (this) { * print(x); * newLine(); * } * } */ //对象::实例方法名 @Test public void test1(){ 
    PrintStream out = System.out; Consumer<String> consumer=out::println; consumer.accept("hello"); } 

2. 类::静态方法名

 / * Integer类中的静态方法compare的定义： * public static int compare(int x, int y) { * return (x < y) ? -1 : ((x == y) ? 0 : 1); * } */ @Test public void test2(){ 
    Comparator<Integer> comparable=(x,y)->Integer.compare(x,y); //使用方法引用实现相同效果 Comparator<Integer> integerComparable=Integer::compare; System.out.println(integerComparable.compare(4,2));//结果：1 System.out.println(comparable.compare(4,2));//结果：1 } 

3.类::实例方法名

 @Test public void test3(){ 
    BiPredicate<String,String> bp=(x,y)->x.equals(y); //使用方法引用实现相同效果 BiPredicate<String,String> bp2=String::equals; System.out.println(bp.test("1","2"));//结果：false System.out.println(bp.test("1","2"));//结果：false } 

6. 构造器引用

public class Employee { 
    private Integer id; private String name; private Integer age; @Override public String toString() { 
    return "Employee{" + "id=" + id + ", name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } public Employee(){ 
    } public Employee(Integer id) { 
    this.id = id; } public Employee(Integer id, Integer age) { 
    this.id = id; this.age = age; } public Employee(int id, String name, int age) { 
    this.id = id; this.name = name; this.age = age; } } 

使用构造器引用与函数式接口相结合

 @Test public void test01(){ 
    //引用无参构造器 Supplier<Employee> supplier=Employee::new; System.out.println(supplier.get()); //引用有参构造器 Function<Integer,Employee> function=Employee::new; System.out.println(function.apply(21)); BiFunction<Integer,Integer,Employee> biFunction=Employee::new; System.out.println(biFunction.apply(8,24)); } 输出结果： Employee{ 
   id=null, name='null', age=null} Employee{ 
   id=21, name='null', age=null} Employee{ 
   id=8, name='null', age=24} 

7. 数组引用

 @Test public void test02(){ 
    Function<Integer,String[]> function=String[]::new; String[] apply = function.apply(10); System.out.println(apply.length);//结果：10 } 

8. Lambda表达式的作用域

Lambda表达式可以看作是匿名内部类实例化的对象，Lambda表达式对变量的访问限制和匿名内部类一样，因此Lambda表达式可以访问局部变量、局部引用，静态变量，实例变量。

8.1 访问局部变量

在Lambda表达式中规定只能引用标记了final的外层局部变量。我们不能在lambda 内部修改定义在域外的局部变量，否则会编译错误。

public class TestFinalVariable { 
    interface VarTestInterface{ 
    Integer change(String str); } public static void main(String[] args) { 
    //局部变量不使用final修饰 Integer tempInt = 1; VarTestInterface var = (str -> Integer.valueOf(str+tempInt)); //再次修改,不符合隐式final定义 tempInt =2; Integer str =var.change("111") ; System.out.println(str); } } 

特殊情况下，局部变量也可以不用声明为 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）

例如上面的代码确保Lambda表达式后局部变量后面不做修改，就可以成功啦！

public class TestFinalVariable { 
    interface VarTestInterface{ 
    Integer change(String str); } public static void main(String[] args) { 
    //局部变量不使用final修饰 Integer tempInt = 1; VarTestInterface var = (str -> Integer.valueOf(str+tempInt)); Integer str =var.change("111") ; System.out.println(str); } } 

8.2 访问局部引用，静态变量，实例变量

Lambda表达式不限制访问局部引用变量，静态变量，实例变量。代码测试都可正常执行，代码：

public class LambdaScopeTest { 
    / * 静态变量 */ private static String staticVar; / * 实例变量 */ private static String instanceVar; @FunctionalInterface interface VarChangeInterface{ 
    Integer change(String str); } / * 测试引用变量 */ private void testReferenceVar(){ 
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); list.add("111"); //访问外部引用局部引用变量 VarChangeInterface varChangeInterface = ((str) -> Integer.valueOf(list.get(0))); //修改局部引用变量 list.set(0,"222"); Integer str =varChangeInterface.change(""); System.out.println(str); } / * 测试静态变量 */ void testStaticVar(){ 
    staticVar="222"; VarChangeInterface varChangeInterface = (str -> Integer.valueOf(str+staticVar)); staticVar="333"; Integer str =varChangeInterface.change("111") ; System.out.println(str); } / * 测试实例变量 */ void testInstanceVar(){ 
    instanceVar="222"; VarChangeInterface varChangeInterface = (str -> Integer.valueOf(str+instanceVar)); instanceVar="333"; Integer str =varChangeInterface.change("111") ; System.out.println(str); } public static void main(String[] args) { 
    new LambdaScopeTest().testReferenceVar(); new LambdaScopeTest().testStaticVar(); new LambdaScopeTest().testInstanceVar(); } } 

Lambda表达式里不允许声明一个与局部变量同名的参数或者局部变量。

//编程报错 Integer tempInt = 1; VarTestInterface varTest01 = (tempInt -> Integer.valueOf(tempInt)); VarTestInterface varTest02 = (str -> { 
    Integer tempInt = 1; Integer.valueOf(str); }); 

8.3 Lambda表达式访问局部变量作限制的原因

Lambda表达式不能访问非final修饰的局部变量的原因是，局部变量是保存在栈帧中的。而在Java的线程模型中，栈帧中的局部变量是线程私有的，如果允许Lambda表达式访问到栈帧中的变量地址（可改变的局部变量），则会可能导致线程私有的数据被并发访问，造成线程不安全问题。

基于上述，对于引用类型的局部变量，因为Java是值传递，又因为引用类型的指向内容是保存在堆中，是线程共享的，因此Lambda表达式中可以修改引用类型的局部变量的内容，而不能修改该变量的引用。

对于基本数据类型的变量，在 Lambda表达式中只是获取到该变量的副本，且局部变量是线程私有的，因此无法知道其他线程对该变量的修改，如果该变量不做final修饰，会造成数据不同步的问题。

但是实例变量，静态变量不作限制，因为实例变量，静态变量是保存在堆中(Java8之后)，而堆是线程共享的。在Lambda表达式内部是可以知道实例变量，静态变量的变化。

9. Lambda表达式的优缺点

• 优点：

1. 使代码更简洁，紧凑
2. 可以使用并行流来并行处理，充分利用多核CPU的优势
   有利于JIT编译器对代码进行优化
   

• 缺点：

1. 非并行计算情况下，其计算速度没有比传统的 for 循环快
2. 不容易调试
3. 若其他程序员没有学过 Lambda 表达式，代码不容易看懂

在Stream操作中使用lambda表达式：Java8新特性Stream的使用总结

笔记总结自：尚硅谷的视频教程-【Java8新特性】
参考：
1.Java 8 Lambda 表达式
2.Lambda-让人又爱又恨的“->”
推荐阅读：聊聊Java 8 Lambda 表达式