Java 之 Lambda表达式

前言：在Java 8之前，匿名内部类一直是实现接口或抽象类的常见方式，但它们往往冗长繁琐，影响代码的可读性和可维护性。为了解决这个问题，Java 8 引入了Lambda表达式，它提供了一种更简洁、更优雅的方式来表示匿名函数。

1. 什么是Lambda表达式？

Lambda表达式本质上是一种匿名函数，它可以表示一个方法，但不需要显式定义方法名和返回类型。Lambda表达式由以下部分组成：

• 参数列表: 可以是零个或多个参数，用圆括号括起来，参数之间用逗号分隔。
• 箭头符号: ->，将参数列表与方法体分隔开。
• 方法体: 包含要执行的代码块，可以是一个表达式或一个代码块。

语法格式:

(参数列表) -> 方法体

2. 函数式接口与Lambda表达式

Lambda表达式与函数式接口密切相关。函数式接口只有一个抽象方法，Lambda表达式可以用来实现这个抽象方法。

什么是函数式接口？

函数式接口是一个接口，它只有一个抽象方法。Java标准库中定义了许多函数式接口，例如 Runnable、Predicate、Function 等。

Lambda表达式与函数式接口的结合:

Lambda表达式可以用来实现函数式接口的抽象方法，从而简化代码。

// 定义一个函数式接口
@FunctionalInterface
interface MyFunction {
    int apply(int x);
}

// 使用Lambda表达式实现函数式接口
MyFunction square = x -> x * x;

// 调用Lambda表达式
int result = square.apply(5);
System.out.println(result); // 输出: 25

3. Stream API与Lambda表达式

Stream API 是Java 8引入的一个强大的工具，它允许你以函数式的方式处理数据集合。Stream API 提供了一系列操作，例如过滤、映射、排序、聚合等，可以让你更简洁地处理数据。

Stream API的基本概念:

• Stream: 一个Stream是一个数据流，它可以是集合、数组或其他数据结构的视图。
• 操作: Stream API提供了一系列操作，例如 filter、map、reduce 等，可以用来处理Stream中的数据。
• 管道: Stream操作可以串联起来形成一个管道，数据会依次经过每个操作的处理。

Stream API的优势:

• 简洁: Stream API的语法简洁易懂，可以更简洁地表达数据处理逻辑。
• 高效: Stream API利用了并行处理技术，可以提高数据处理效率。
• 函数式: Stream API采用函数式编程风格，可以提高代码的可读性和可维护性。

Lambda表达式与Stream API的结合:

Lambda表达式可以作为Stream API操作的参数，例如 filter、map、reduce 等操作。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 使用Lambda表达式过滤偶数
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
        .filter(n -> n % 2 == 0)
        .collect(Collectors.toList());

System.out.println(evenNumbers); // 输出: [2, 4]

4. 匿名内部类与Lambda表达式

在Java中，匿名内部类是一种没有名称的类，通常用于创建对象实例，特别是当类只使用一次时。然而，使用匿名内部类可以导致代码冗长和难以维护。Java 8引入的Lambda表达式提供了一种更简洁和现代的方法来实现相同的功能。

匿名内部类

匿名内部类通常用于实现接口或继承类，而不需要显式地声明一个完整的类。它们在实现事件监听器或回调接口时特别有用。例如，实现一个Runnable接口来创建一个新线程：

new Thread(new Runnable() {
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running");
    }
}).start();

Lambda表达式

Lambda表达式提供了一种更简洁的方式来实现相同的功能。它们允许你用一行代码代替多行代码来实现接口的单个抽象方法。使用Lambda表达式重写上述代码：

new Thread(() -> System.out.println("Thread is running")).start();

优势对比

1. 代码简洁性：Lambda表达式通常比匿名内部类更简洁，减少了代码的冗余。
2. 可读性：Lambda表达式通常更易于阅读和理解，因为它们直接表达了意图。
3. 性能：Lambda表达式可以减少内存占用和提高性能，因为它们可以被编译器优化。
4. 类型推断：Lambda表达式允许编译器推断参数类型，减少了显式类型声明的需要。

示例：使用Lambda表达式替代匿名内部类

假设有一个接口Operation，它有一个方法apply，接受一个整数并返回一个整数：

@FunctionalInterface
interface Operation {
    int apply(int x);
}

// 使用匿名内部类
Operation op = new Operation() {
    public int apply(int x) {
        return x * x;
    }
};

// 使用Lambda表达式
Operation opLambda = x -> x * x;

在这个例子中，使用Lambda表达式不仅减少了代码量，而且提高了代码的可读性和维护性。Lambda表达式是现代Java编程中处理函数式编程任务的首选方式。

5. Lambda表达式的应用场景

Lambda表达式可以应用于各种场景，例如：

• 实现函数式接口: 函数式接口只有一个抽象方法，Lambda表达式可以用来实现这个抽象方法。
• 作为参数传递给方法: 许多方法接受一个函数作为参数，例如 forEach、map、filter 等方法。
• 创建事件处理程序: Lambda表达式可以用来创建事件处理程序，例如按钮点击事件、鼠标移动事件等。

6. Lambda表达式的优势

• 代码简洁: Lambda表达式可以显著简化代码，使其更易读、更易维护。
• 提高可读性: Lambda表达式更接近自然语言的表达方式，更容易理解代码的意图。
• 增强代码复用性: Lambda表达式可以作为函数式接口的实现，方便代码复用。

7. 代码示例

1). 使用Lambda表达式实现Runnable接口:

// 传统方式
Runnable runnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello from Runnable!");
    }
};

// 使用Lambda表达式
Runnable runnableLambda = () -> System.out.println("Hello from Lambda!");

// 执行Runnable
new Thread(runnable).start();
new Thread(runnableLambda).start();

2). 使用Lambda表达式和Stream API处理集合:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 使用Lambda表达式过滤偶数
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
        .filter(n -> n % 2 == 0)
        .collect(Collectors.toList());

System.out.println(evenNumbers); // 输出: [2, 4]

8. 为什么需要Lambda表达式？

在Java 8之前，实现匿名内部类需要大量的代码，这使得代码变得冗长、难以维护。Lambda表达式提供了更简洁、更优雅的解决方案，它简化了代码，提高了可读性和可维护性。

9. 练习

1). 使用Lambda表达式实现Comparator接口，对字符串列表进行排序:

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");

// 使用Lambda表达式实现Comparator接口
Comparator<String> comparator = (s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2);

// 对字符串列表进行排序
names.sort(comparator);

System.out.println(names); // 输出: [Alice, Bob, Charlie, David]

2). 使用Lambda表达式和Stream API计算列表中所有元素的平方和:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 使用Lambda表达式计算平方和
int sumOfSquares = numbers.stream()
        .map(n -> n * n)
        .reduce(0, Integer::sum);

System.out.println(sumOfSquares); // 输出: 55

结语：以上就是关于Lambda表达式的相关知识和其相近的知识点的讲解，希望能够帮助各位看官理解Java Lambda表达式的概念、应用场景和好处，感谢各位看官的观看，下期见，谢谢~