Lambda表达式

介绍

Lambda表达式是一个可传递的代码块，可以在以后执行一次或多次。在其他语言中，可以直接处理代码块，但是Java设计者因为不想随意添加特性让Java变得无法管理所以一直拒绝添加这个特性。知道现在Java SE8，设计者们便引入了Lambda表达式来支持函数式编程处理代码块了。

语法

先举一个栗子，如果我们想传入代码来检查一个字符串是否比另一个字符串短时，我们可以这样做：

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

这就是一个lambda表达式。lambd表达式就是一个代码块，以及必须传入代码的变量规范。它的形式是：参数，箭头(->)以及一个表达式。如果代码要完成的计算无法放在一个表达式中，就可以像写方法一样，把这些代码放在{}并包含显式的return语句。

//例如上面的栗子，短返回-1，长返回1，否则返回0
(String first, String second) -> {
    if(first.length() < second.length()) return -1;
  else if(first.length() > second.length()) return 1;
  else return 0;
}
//如果lambda表达式没有参数，仍然要写空括号
() -> {return "hello";}
//如果可以根据上下文推导出参数的类型，也可以忽略其类型
Comparator<String> comparator = (first,second) -> first.length() - second.length();
//如果只有一个参数，而且参数类型可以推导出来，甚至可以省略小括号
ActionListener listener = event -> System.out.println("hello"); //代替 (event) 或 (ActionEvent event)

需要知道是，我们无需指定lambda表达式的返回类型。lambda表达式的返回类型总是会由上下文推导得出。

注意：如果一个lambd表达式只在某些条件下返回值，某些不返回值，这时不合法的。例如，(int x) - > {if(x>=0)return 1;} 就不合法

函数式接口

介绍

在Java中已经有很多封装代码块的接口，如ActionListener或Comparator。lambda表达式与这些接口是兼容的。

对于只有一个抽象方法的接口，需要这种接口的对象时，就可以提供一个lambda表达式。这种接口称为函数式接口(functional interface)。

规范

• FunctionalInterface注解标注一个函数式接口，不能标注类，方法，枚举，属性这些。
• 如果接口被标注了@FunctionalInterface，这个类就必须符合函数式接口的规范
• 即使一个接口没有标注@FunctionalInterface，如果这个接口满足函数式接口规则，依旧被当作函数式接口

重写Object中的方法，不会计入接口方法中，除了final不能重写的，Object中所能重写的方法，写到接口中，不会影响函数式接口的特性 Java8 允许接口中含有非抽象方法，这种在接口中使用default修饰的非抽象方法称为默认方法，默认方法也不会影响函数式接口的特性。我们依然可以认为这是一个函数式接口。

public interface Test {
    void get();
}

使用

下面看一个栗子，在Arrays.sort方法里，第二个参数需要一个Comparator实例，Comparator就是只有一个方法的接口，所以可以提供一个lambda表达式：

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

在底层，Arrays.sort方法会接受实现了Comparator的某个类的对象。在这个对象上调用compare方法会执行这个lambda表达式的体。因此最好把lambda表达式看作是一个函数，而不是一个对象，另外要接受lambda表达式可以传递到函数式接口。

实际上，在Java中，对lambda表达式所能做的也只是能转换为函数式接口。

方法引用

介绍

方法引用(method reference)是用来直接访问类或者实例的已经存在的方法或者构造方法。方法引用提供了一种引用而不执行方法的方式，它需要由兼容的函数式接口构成的目标类型上下文。计算时，方法引用会创建函数式接口的一个实例。
当Lambda表达式中只是执行一个方法调用时，不用Lambda表达式，直接通过方法引用的形式可读性更高一些。方法引用是一种更简洁易懂的Lambda表达式。

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

作用

方法引用的唯一用途是支持Lambda的简写。
方法引用提高了代码的可读性，也使逻辑更加清晰。（优点）

使用

用::操作符分隔方法名与对象或类名。主要有三种情况：

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

在前两种情况，方法引用等价于提供方法参数的lambda表达式。对于第三种情况，第一个参数会成为方法的目标。例如，String::compareToIgnoreCase等同于(x,y) -> x.compareToIgnoreCase(y)。

构造器引用

构造器引用与方法引用很类似，只不过方法名为new。例如，Person::new是Person构造器的一个引用。如果有多个构造器，则会取决于上下文来决定使用哪一个构造器。

ArrayList<String> names = ...;
Stream<Person> stream = names.stream().map(Person::new);
List<Person> people = stream.collect(Collectors.toList());

另外还有个数组引用，可以用数组类型建立构造器引用。例如，int[]::new是一个构造器引用，它有一个参数：即数组的长度。这等价于lambda表达式x -> new int[x]；
Java有一个限制，无法构造泛型类型T的数组，表达式new T[n]会产生错误，因为这会改为new Object[n]。

假设我们需要一个Person对象数组。Stream接口有一个toArray方法可以返回Object数组：

Object[] people = stream.toArray();

不过用户希望得到的是Person引用数组，流库利用构造器引用解决了这个问题。

Person[] people = stream.toArray(Person[]::new);

变量作用域

首先看一段代码

//lambda表达式里引用了外围的变量text，看似没什么问题
public static void repeat(String text, int delay){
    ActionListener listener = event -> {
        System.out.println(text);
    };
    new Timer(delay, listener).start();
}
//再看看这段代码
public static void count(int start, int delay){
    //同样地使用外围变量和lambda表达式，现在问题来了
    ActionListener listener = event -> {
        //报错！不可以改变外围变量的值
        start--;
        System.out.println(start);
    };
    new Timer(delay, listener).start();
}

lambda表达式可以捕获外围作用域中变量的值。在Java中，要确保所捕获的值是明确定义的，这里有一个重要的限制。在lambda表达式中，只能引用值不会改变的变量。如果不做这个限定，在lambda表达式中改变变量，并发执行多个动作时就会不安全。
另外如果在lambda表达式中引用变量，这个变量可能在外部改变，这也是不合法的。

因此，总结：lambda表达式中捕获的变量必须实际上时最终变量(effectively final)，实际上的最终变量是指，这个变量初始化后就不会再为它赋新值。
**
在一个lambda表达式里使用this关键字时，是指创建这个lambda表达式的方法的this参数。例如：

public class Application{
    public void init(){
        ActionListener listener = event -> {
            System.out.println(this.toString());
        }
    }
}

这里表达式this.toString()会调用Application对象的toString()方法，而不是ActionListener实例的方法。

常用函数式接口

基本类型的函数式接口

注：p,q为int,long,double; P,Q为Int,Long,Double