jdk8新特性-亮瞎眼的lambda表达式

jdk8之前，尤其是在写GUI程序的事件监听的时候，各种的匿名内部类，大把大把拖沓的代码，程序毫无美感可言！既然Java中一切皆为对象，那么，就类似于某些动态语言一样，函数也可以当成是对象啊！代码块也可以当成是对象啊！随着函数式编程的概念越来越深入人心，java中CODE=OBJECT的这一天终于到来了！如果你认为lambda表达式仅仅是为了从语法上简化匿名内部类，那就太小看jdk8的lambda了！

下面我们就来看下lambda表达式是如何亮瞎你的眼的！

lambda的定义
Funda-men-tally, a lambda expression is just a shorter way of writing an implementation of a method for later execution. 
（1）lambda是方法的实现
（2）lambda是延迟执行的

首先看一个用匿名内部类的例子：

1. public class Test1{
2. public static void main(String args[]){
3. Runnable r = new Runnable(){
4. public void run(){
5. System.out.println("hello,lambda!");
6. }
7. };
8. r.run();
9. }
10. }

要换成lambda是什么样的呢？

1. public class Test2{
2. public static void main(String args[]){
3. Runnable r = ()->System.out.println("hello,lambda");
4. r.run();
5. }
6. }

原先要5行代码，现在换成了仅仅1行！
这他妈的得省多少代码啊！
有木有很兴奋啊！
下面还有更刺激的！

lambda是如何做到的呢？看一下反编译之后的字节码：

1. public static void main(java.lang.String[]);
2. descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
3. flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
4. Code:
5. stack=1, locals=2, args_size=1
6. 0: invokedynamic #2,  0              // InvokeDynamic #0:run:()Ljava/lang/Runnable;
7. 5: astore_1
8. 6: aload_1
9. 7: invokeinterface #3,  1            // InterfaceMethod java/lang/Runnable.run:()V
10. 12: return
11. LineNumberTable:
12. line 3: 0
13. line 4: 6
14. line 5: 12
15. }

注意：上面有一个叫做invokedynamic的指令。invokedynamic是从jdk7开始引入的，jdk8开始落地。
可以看出来lambda并不是语法糖，它不是像匿名内部类那样生成那种带有$的匿名类。
简单的说，这里只是定义了一个方法调用点，具体调用那个方法要到运行时才能决定，这就是前面所说的：延迟执行。
具体的细节请google：invokedynamic。

为了配合lambda，jdk8引入了一个新的定义叫做：函数式接口（Functional interfaces）
函数式接口：
it is an interface that requires exactly one method to be implemented in order to satisfy the requirements of the interface. 
（1）是一个接口
（2）只有一个待实现的方法
因为jdk8开始，接口可以有default方法，所以，函数式接口也是可以有default方法的，但是，只能有一个未实现的方法。

与此对应，新引入了一个注解： @FunctionalInterface
这个注解只是起文档的作用，说明这个接口是函数式接口，编译器并不会使用这个注解来决定一个接口是不是函数式接口。
不管加不加@FunctionalInterface这个注解，下面的接口都是函数式接口：
interface Something {
  public String doit(Integer i);
}

lambda的语法
A lambda in Java essentially consists of three parts: a parenthesized set of parameters, an arrow, and then a body, 
which can either be a single expression or a block of Java code.
lambda包含3个部分：
（1）括弧包起来的参数
（2）一个箭头
（3）方法体，可以是单个语句，也可以是语句块
参数可以写类型，也可以不写，jvm很智能的，它能自己推算出来

1. public class Test3{
2. public static void main(String... args) {
3. Comparator<String> c = (String lhs, String rhs) -> lhs.compareTo(rhs);
4. int result = c.compare("Hello", "World");
5. System.out.println(result);
6. }
7. }

方法可以有返回，也可以无返回，如果有多个语句，还要返回值，需要加上return

1. public class Test4{
2. public static void main(String... args) {
3. Comparator<String> c =(lhs, rhs) ->{
4. System.out.println("I am comparing " +lhs + " to " + rhs);
5. return lhs.compareTo(rhs);
6. };
7. int result = c.compare("Hello", "World");
8. System.out.println(result);
9. }
10. }

一个很有意思的事情：
之前我们说Object是一切类的父类，然而在加入了lambda以后，这种大一统的局面将不复存在：

1. public class Test5{
2. public static void main(String args[]){
3. Object r = ()->System.out.println("hello,lambda");
4. }
5. }

编译报错：
Test5.java:3: error: incompatible types: Object is not a functional interface
                Object r = ()->System.out.println("hello,lambda");
                           ^
1 error

很显然，编译器会检查变量的引用类型里面是否真的是一个函数式接口。那么如何让这段代码通过编译呢？
只需要加一个强制类型转换就可以了：

1. public class Test6{
2. public static void main(String args[]){
3. Object r = (Runnable)()->System.out.println("hello,lambda");
4. }
5. }

lambda的词法作用域

我们知道，在匿名内部类中：

1. class Hello {
2. public Runnable r = new Runnable() {
3. public void run() {
4. System.out.println(this);
5. System.out.println(toString());
6. }
7. };
8. public String toString() {
9. return "Hello's custom toString()";
10. }
11. }
12. public class InnerClassExamples {
13. public static void main(String... args) {
14. Hello h = new Hello();
15. h.r.run();
16. }
17. }

System.out.println(this);这里的this指的是匿名类，而非Hello类。
想要引用Hello类需要Hello.this这样：

1. class Hello {
2. public Runnable r = new Runnable() {
3. public void run() {
4. System.out.println(Hello.this);
5. System.out.println(Hello.this.toString());
6. }
7. };
8. }

这种做法非常的反人类反直觉！看上去很恶心！
下面我们就来看一下伟大的lambda是什么样子的：

1. class Hello{
2. public Runnable r = () -> {
3. System.out.println(this);
4. System.out.println(toString());
5. };
6. public String toString() {
7. return "Hello's custom toString()";
8. }
9. }
10. public class Test7{
11. public static void main(String args[]){
12. Hello h = new Hello();
13. h.r.run();
14. }
15. }

输出：
Hello's custom toString()
Hello's custom toString()
System.out.println(this);这里的this指的是Hello，而非lambda表达式！
但是，如果我们想在lambda表达式中返回lambda本身该怎么做呢？

变量捕获
匿名内部类只能引用作用域外面的final的变量，在lambda中对这个限制做了削弱，只需要是“等价final”就可以，没必要用final关键字来标识。

1. public class Test8{
2. public static void main(String args[]){
3. String message = "Howdy, world!";//不需要是final的
4. Runnable r = () -> System.out.println(message);//这里也能访问
5. r.run();
6. }
7. }

“等效final”的意思是：事实上的final，所以，一旦赋值也是不可以改变的！比如：

1. public class Test9{
2. public static void main(String args[]){
3. String message = "Howdy, world!";
4. Runnable r = () -> System.out.println(message);
5. r.run();
6. message = "change it";
7. }
8. }

Test9.java:4: error: local variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final
                Runnable r = () -> System.out.println(message);
                                                      ^
1 error

如果上面的内容看上去平淡无奇的话，真正的大杀器出现了：方法引用
我们有一个这样的类：

1. class Person {
2. public String firstName;
3. public String lastName;
4. public int age;
5. }

现在我们要把多个Person对象进行排序，有时候是按照firstName来排，有时候是按照lastName或者是age来排，使用lambda可以这样来做：

1. class Person{
2. public String firstName;
3. public String lastName;
4. public int age;
5. public Person(String firstName, String lastName, int age){
6. this.firstName = firstName;
7. this.lastName = lastName;
8. this.age = age;
9. }
10. public String toString(){
11. return firstName+","+lastName+","+age;
12. }
13. }
14. public class Test10{
15. public static void main(String args[]){
16. Person people[] = new Person[]{
17. new Person("Ted", "Neward", 41),
18. new Person("Charlotte", "Neward", 41),
19. new Person("Michael", "Neward", 19),
20. new Person("Matthew", "Neward", 13)
21. };
22. //sort by firstName
23. Arrays.sort(people, (lhs,rhs)->lhs.firstName.compareTo(rhs.firstName));
24. for(Person p : people){
25. System.out.println(p);
26. }
27. }
28. }

我们可以把Comparator抽取出来，变成是Person对象的成员变量：

1. class Person{
2. public String firstName;
3. public String lastName;
4. public int age;
5. public Person(String firstName, String lastName, int age){
6. this.firstName = firstName;
7. this.lastName = lastName;
8. this.age = age;
9. }
10. public String toString(){
11. return firstName+","+lastName+","+age;
12. }
13. public final static Comparator<Person> compareFirstName =
14. (lhs, rhs) -> lhs.firstName.compareTo(rhs.firstName);
15. public final static Comparator<Person> compareLastName =
16. (lhs, rhs) -> lhs.lastName.compareTo(rhs.lastName);
17. public final static Comparator<Person> compareAge =
18. (lhs, rhs) -> lhs.age - rhs.age;
19. }
20. public class Test11{
21. public static void main(String args[]){
22. Person people[] = new Person[]{
23. new Person("Ted", "Neward", 41),
24. new Person("Charlotte", "Neward", 41),
25. new Person("Michael", "Neward", 19),
26. new Person("Matthew", "Neward", 13)
27. };
28. Arrays.sort(people, Person.compareFirstName);//这里直接引用lambda
29. for(Person p : people){
30. System.out.println(p);
31. }
32. }
33. }

能起到同样的作用，但是语法看上去很奇怪，因为之前我们都是创建一个满足Comparator签名的方法，然后直接调用，而非定义一个变量，
然后引用这个变量！所以，还有这么一种调用方法：

1. class Person{
2. public String firstName;
3. public String lastName;
4. public int age;
5. public Person(String firstName, String lastName, int age){
6. this.firstName = firstName;
7. this.lastName = lastName;
8. this.age = age;
9. }
10. public String toString(){
11. return firstName+","+lastName+","+age;
12. }
13. public static int compareFirstName(Person lhs, Person rhs){
14. return lhs.firstName.compareTo(rhs.firstName);
15. }
16. public static int compareLastName(Person lhs, Person rhs){
17. return lhs.lastName.compareTo(rhs.lastName);
18. }
19. }
20. public class Test12{
21. public static void main(String args[]){
22. Person people[] = new Person[]{
23. new Person("Ted", "Neward", 41),
24. new Person("Charlotte", "Neward", 41),
25. new Person("Michael", "Neward", 19),
26. new Person("Matthew", "Neward", 13)
27. };
28. Arrays.sort(people, Person::compareFirstName);
29. for(Person p : people){
30. System.out.println(p);
31. }
32. }
33. }

看Person::compareFirstName这种调用方式，
如果是static方法使用：类名::方法名
如果是instance方法：instance::方法名

但是，上面的代码还是不是很美观，因为Person只是一个数据对象，它不应该的对外提供compareFirstName或者是compareLastName这样的方法，
我们需要的仅仅是根据某个字段排序而已！很幸运的是jdk的api帮我们做了这件事：

1. import java.util.*;
2. class Person{
3. public String firstName;
4. public String lastName;
5. public int age;
6. public Person(String firstName, String lastName, int age){
7. this.firstName = firstName;
8. this.lastName = lastName;
9. this.age = age;
10. }
11. public String getFirstName(){
12. return this.firstName;
13. }
14. public String getLastName(){
15. return this.lastName;
16. }
17. public String toString(){
18. return firstName+","+lastName+","+age;
19. }
20. }
21. public class Test13{
22. public static void main(String args[]){
23. Person people[] = new Person[]{
24. new Person("Ted", "Neward", 41),
25. new Person("Charlotte", "Neward", 41),
26. new Person("Michael", "Neward", 19),
27. new Person("Matthew", "Neward", 13)
28. };
29. Arrays.sort(people, Comparator.comparing(Person::getFirstName));
30. for(Person p : people){
31. System.out.println(p);
32. }
33. }
34. }

Arrays.sort(people, Comparator.comparing(Person::getFirstName));这里调用了Comparator.comparing方法，
但是注意这里的Person::getFirstName，很显然getFirstName()并不是static的，这是jdk做了封装的缘故！
这样做就非常完美了！

假如我们的排序算法改为：先按照lastName，然后按照age排序呢？

1. public class Test15{
2. public static void main(String args[]){
3. Person people[] = new Person[]{
4. new Person("Ted", "Neward", 10),
5. new Person("Charlotte", "Neward", 41),
6. new Person("Michael", "Naward", 19),
7. new Person("Matthew", "Nmward", 13)
8. };
9. Collections.sort(Arrays.asList(people), (lhs, rhs)->{
10. if(lhs.getLastName().equals(rhs.getLastName())){
11. return lhs.getAge()-rhs.getAge();
12. }else{
13. return lhs.getLastName().compareTo(rhs.getLastName());
14. }
15. });
16. for(Person p : people){
17. System.out.println(p);
18. }
19. }
20. }

很显然，应该还有更好的实现方式：

1. public class Test16{
2. public static void main(String args[]){
3. Person people[] = new Person[]{
4. new Person("Ted", "Neward", 10),
5. new Person("Charlotte", "Neward", 41),
6. new Person("Michael", "Naward", 19),
7. new Person("Matthew", "Nmward", 13)
8. };
9. Collections.sort(Arrays.asList(people),Comparator.comparing(Person::getLastName).thenComparing(Person::getAge));
10. for(Person p : people){
11. System.out.println(p);
12. }
13. }
14. }

Comparator.comparing(Person::getLastName).thenComparing(Person::getAge)：简直帅呆了！
还有更多的诸如：andThen()这样的方法，可以查api。

虚方法扩展
因为接口可以有default方法，所以很多类库都重写了，加入了一些default的方法，比如：
interface Iterator<T> {
  boolean hasNext();
  T next();
  void remove();
  void skip(int i) default {
    for (; i > 0 && hasNext(); i--) next();
  }
} 
skip(i)就是一个default方法，这样所有的Iterator的子类都具有了一个叫skip的方法！
但是，大家对default方法的争议还是比较大的，比如：

1. interface I1 {
2. public default void print(){
3. System.out.println("I1");
4. }
5. public void hello();
6. }
7. interface I2{
8. public default void print(){
9. System.out.println("I2");
10. }
11. public void world();
12. }
13. class Impl implements I1,I2{
14. public void hello(){
15. }
16. public void world(){
17. }
18. }

如果在Impl上调用print会怎样呢？这不就是传说中的多继承么？想知道结果的话，自己试一下就可以了，哈哈

Stream：
之前的文章已经有介绍，下面只据一些使用的例子：
过滤age>12的元素：

1. people
2. .stream()
3. .filter(it -> it.getAge() >= 21) ;

过滤age>12的元素,并输出：

1. people.stream()
2. .filter((it) -> it.getAge() >= 21)
3. .forEach((it) ->
4. System.out.println("Have a beer, " + it.getFirstName()));

jdk预定义的Predicate：

1. Predicate<Person> drinkingAge = (it) -> it.getAge() >= 21;
2. Predicate<Person> brown = (it) -> it.getLastName().equals("Brown");
3. people.stream()
4. .filter(drinkingAge.and(brown))
5. .forEach((it) ->System.out.println("Have a beer, " + it.getFirstName()));

map：

1. IntStream ages =
2. people.stream()
3. .mapToInt((it) -> it.getAge());
4. //sum：
5. int sum = people.stream()
6. .mapToInt(Person::getAge)
7. .sum();

重点说下reduce：

1. public class Test17{
2. public static void main(String args[]){
3. List<Integer> values = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
4. int sum = values.stream().reduce(0, (l,r)->l+r);
5. System.out.println(sum);
6. }
7. }

reduce(0, (l,r)->l+r)的工作原理是：第一个参数0作为后面lambda表达式的左操作数，然后从stream中取出一个元素作为右操作数，
二者运算的结果作为下一次运算的左操作数，依次循环。
最后看一个好玩的例子：

1. class Person{
2. public String firstName;
3. public String lastName;
4. public int age;
5. public Person(String firstName, String lastName, int age){
6. this.firstName = firstName;
7. this.lastName = lastName;
8. this.age = age;
9. }
10. public String getFirstName(){
11. return this.firstName;
12. }
13. public String getLastName(){
14. return this.lastName;
15. }
16. public int getAge(){
17. return this.age;
18. }
19. public String toString(){
20. return firstName+","+lastName+","+age;
21. }
22. public String toJson(){
23. return "{"+
24. "firstName:\""+firstName+"\","+
25. "lastName:\""+lastName+"\","+
26. "age:"+age +
27. "}";
28. }
29. }
30. public class Test18{
31. public static void main(String args[]){
32. Person people[] = new Person[]{
33. new Person("Ted", "Neward", 10),
34. new Person("Charlotte", "Neward", 41),
35. new Person("Michael", "Naward", 19),
36. new Person("Matthew", "Nmward", 13)
37. };
38. String json = Arrays.asList(people).stream().map(Person::toJson).reduce("[",(l,r)->l + (l.equals("[")?"":",") + r)+"]";
39. System.out.println(json);
40. }
41. }

输出结果：
[{firstName:"Ted",lastName:"Neward",age:10},{firstName:"Charlotte",lastName:"Neward",age:41},{firstName:"Michael",lastName:"Naward",age:19},{firstName:"Matthew",lastName:"Nmward",age:13}]
还可以这样：

1. public class Test19{
2. public static void main(String args[]){
3. Person people[] = new Person[]{
4. new Person("Ted", "Neward", 10),
5. new Person("Charlotte", "Neward", 41),
6. new Person("Michael", "Naward", 19),
7. new Person("Matthew", "Nmward", 13)
8. };
9. String joined = Arrays.asList(people).stream().map(Person::toJson).collect(Collectors.joining(", "));
10. System.out.println("[" + joined + "]");
11. }
12. }

1. 更进一步：
2. public class Test20{
3. public static void main(String args[]){
4. Person people[] = new Person[]{
5. new Person("Ted", "Neward", 10),
6. new Person("Charlotte", "Neward", 41),
7. new Person("Michael", "Naward", 19),
8. new Person("Matthew", "Nmward", 13)
9. };
10. String json = Arrays.asList(people).stream().map(Person::toJson).collect(Collectors.joining(", ", "[", "]"));
11. System.out.println(json);
12. }
13. }
14. 如果只能用一个字来形容，那就是perfect！

    参考：

15. http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/architect-lambdas-part1-2080972.html
16. http://www.oracle.com/technetwork/articles/java/architect-lambdas-part2-2081439.html