Lambda表达式常用代码示例

2017-10-24

1 Lambda表达式是什么
2 Lambda表达式语法
3 函数式接口是什么
3.1 常用函数式接口
4 Lambdas和Streams结合使用
4.1 使用forEach方法
4.2 使用过滤器filter方法
4.3 使用limit方法
4.4 使用sorted方法
4.5 使用map方法
4.6 使用parallelStream方法
4.7 使用summaryStatistics方法
 参考

1 Lambda表达式是什么

Lambda 表达式是一种匿名函数（对 Java 而言这并不完全正确。在Java中，Lambda 表达式是对象，他们必须依附于一类特别的对象类型——函数式接口(functional interface))。Lambda表达式是Java SE 8中一个重要的新特性。lambda表达式就和方法一样,它提供了一个正常的参数列表(argument)和一个使用这些参数的主体(body)。

Lambda 表达式为 Java 添加了缺失的函数式编程特点，使我们能将函数当做一等公民看待。

Lambda表达式还增强了集合库。 Java SE 8添加了2个对集合数据进行批量操作的包: java.util.function 包以及java.util.stream 包。流(stream)就如同迭代器(iterator),但附加了许多额外的功能。总的来说,lambda表达式和 stream 是自Java语言添加泛型(Generics)和注解(annotation)以来最大的变化。

2 Lambda表达式语法

Java 中的 Lambda 表达式通常使用 (argument) -> {body} 语法书写，例如：

(arg1, arg2...) -> { body }
(type1 arg1, type2 arg2...) -> { body }

以下是一些 Lambda 表达式的例子：

(int a, int b) -> {  return a + b; }
() -> System.out.println("Hello World");
(String s) -> { System.out.println(s); }
() -> 42
() -> { return 3.1415 };

Lambda表达式结构说明：

一个 Lambda 表达式可以有零个或多个参数
参数的类型既可以明确声明，也可以根据上下文来推断。例如：(int a)与(a)效果相同
所有参数需包含在圆括号内，参数之间用逗号相隔。例如：(a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)
空圆括号代表参数集为空。例如：() -> 42
当只有一个参数，且其类型可推导时，圆括号（）可省略。例如：a -> return a*a
Lambda 表达式的主体可包含零条或多条语句
如果 Lambda 表达式的主体只有一条语句，花括号{}可省略。匿名函数的返回类型与该主体表达式一致
如果 Lambda 表达式的主体包含一条以上语句，则表达式必须包含在花括号{}中（形成代码块）。匿名函数的返回类型与代码块的返回类型一致，若没有返回则为空

3 函数式接口是什么

函数式接口是只包含一个抽象方法声明的接口。

java.lang.Runnable 就是一种函数式接口，在 Runnable 接口中只声明了一个方法 void run()，相似地，ActionListener 接口也是一种函数式接口，我们使用匿名内部类来实例化函数式接口的对象，有了 Lambda 表达式，这一方式可以得到简化。Runnable接口代码如下：

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

每个 Lambda 表达式都能隐式地赋值给函数式接口。如下代码：

Runnable r = () -> System.out.println("hello world");

Runnable的Lambda表达式和匿名内部类的使用示例

public void sample01() {
        // 1.1使用匿名内部类
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("1.1 Hello world !");
            }
        }).start();
 
        // 1.2使用 lambda expression
        new Thread(() -> System.out.println("1.2 Hello world !")).start();
 
        // 2.1使用匿名内部类
        Runnable race1 = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("1.3 Hello world !");
            }
        };
 
        // 2.2使用 lambda expression
        Runnable race2 = () -> System.out.println("1.4 Hello world !");
 
        // 直接调用 run 方法(没开新线程哦!)
        race1.run();
        race2.run();
    }

自定义函数式接口及Lambda表达式和匿名内部类的使用示例

WorkerInterface.java

//定义一个函数式接口
@FunctionalInterface
public interface WorkerInterface {
    public void doSomeWork();
}

WorkerInterfaceTest.java

public class WorkerInterfaceTest {
    public static void main(String [] args) {
        //invoke doSomeWork using Annonymous class
        execute(new WorkerInterface() {
            @Override
            public void doSomeWork() {
                System.out.println("Worker invoked using Anonymous class");
            }
        });
 
        //invoke doSomeWork using Lambda expression
        execute( () -> System.out.println("Worker invoked using Lambda expression") );
    }
 
    public static void execute(WorkerInterface worker) {
        worker.doSomeWork();
    }
}

3.1 常用函数式接口

Predicate、Function、Consumer、Supplier示例代码：

        //Predicate 接口只有一个参数，返回boolean类型。。
        Predicate<String> predicate = (s) -> s.length() > 3;
        System.out.println(predicate.test("foo"));   // false
        Predicate<Boolean> nonNull = Objects::nonNull;
        System.out.println(nonNull.test(false));     // true
 
        //Function 接口接受一个参数，返回一个结果，并附带了一些可以和其他函数组合的默认方法（compose, andThen）
        Function<String, Integer> toInteger = Integer::valueOf;
        System.out.println(toInteger.apply("123").getClass());    //class java.lang.Integer
        Function<String, String> backToString = toInteger.andThen(String::valueOf);
        System.out.println(backToString.apply("123").getClass()); //class java.lang.String
 
        //Consumer 接口接受一个参数，没有返回结果。
        Consumer<Cat> greeter = (c) -> System.out.println("Hello, " + c.name);
        Cat cat=new Cat("Tom", 3);
        greeter.accept(cat);    //Hello, Tom
 
        //Supplier接口没有参数，。
        Supplier<Double> number = () -> Math.random();
        System.out.println(number.get());  //0.8765252430762529

使用Lambdas排序集合

在Java中,Comparator 类被用来排序集合。

使用匿名内部类或Lambda表达式根据 name 排序 players：

        String[] players = {"Rafael Nadal", "Novak Djokovic", "Stanislas Wawrinka", "David Ferrer",
                            "Roger Federer", "Andy Murray", "Tomas Berdych", "Juan Martin Del Potro",
                            "Richard Gasquet", "John Isner"};
 
        // 1.1 使用匿名内部类根据 name 排序 players
        Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                return (s1.compareTo(s2));
            }
        });
 
        // 1.2 使用 lambda expression 排序 players
        Comparator<String> sortByName = (String s1, String s2) -> (s1.compareTo(s2));
        Arrays.sort(players, sortByName);
 
        // 1.3 也可以采用如下形式:
        Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.compareTo(s2)));

其他排序：

        // 2.1 使用匿名内部类根据 surname 排序 players
        Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                return (s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo(s2.substring(s2.indexOf(" "))));
            }
        });
 
        // 2.2 使用 lambda expression 排序,根据 surname
        Comparator<String> sortBySurname = (String s1, String s2) ->
                ( s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo( s2.substring(s2.indexOf(" ")) ) );
        Arrays.sort(players, sortBySurname);
 
        // 2.3 或者这样,怀疑原作者是不是想错了,括号好多...
        Arrays.sort(players, (String s1, String s2) ->
                ( s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo( s2.substring(s2.indexOf(" ")) ) )
        );
 
        // 3.1 使用匿名内部类根据 name lenght 排序 players
        Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                return (s1.length() - s2.length());
            }
        });
 
        // 3.2 使用 lambda expression 排序,根据 name lenght
        Comparator<String> sortByNameLenght = (String s1, String s2) -> (s1.length() - s2.length());
        Arrays.sort(players, sortByNameLenght);
 
        // 3.3 or this
        Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.length() - s2.length()));
 
        // 4.1 使用匿名内部类排序 players, 根据最后一个字母
        Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String s1, String s2) {
                return (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1));
            }
        });
 
        // 4.2 使用 lambda expression 排序,根据最后一个字母
        Comparator<String> sortByLastLetter =
                (String s1, String s2) ->
                        (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1));
        Arrays.sort(players, sortByLastLetter);
 
        // 4.3 or this
        Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1)));

4 Lambdas和Streams结合使用

Stream是对集合的包装,通常和lambda一起使用。使用lambdas可以支持许多操作,如 map, filter, limit, sorted, count, min, max, sum, collect 等等。同样,Stream使用懒运算,他们并不会真正地读取所有数据,遇到像getFirst() 这样的方法就会结束链式语法。

Person.java代码：

public class Person {
    private String firstName;
    private String lastName;
    private String job;
    private String gender;
    private int salary;
    private int age;
 
    public Person(String firstName, String lastName, String job,
                  String gender, int age, int salary) {
        this.setFirstName(firstName);
        this.setLastName(lastName);
        this.setGender(gender);
        this.setAge(age);
        this.setJob(job);
        this.setSalary(salary);
    }
 
    public String getFirstName() {
        return firstName;
    }
 
    public void setFirstName(String firstName) {
        this.firstName = firstName;
    }
 
    public String getLastName() {
        return lastName;
    }
 
    public void setLastName(String lastName) {
        this.lastName = lastName;
    }
 
    public String getJob() {
        return job;
    }
 
    public void setJob(String job) {
        this.job = job;
    }
 
    public String getGender() {
        return gender;
    }
 
    public void setGender(String gender) {
        this.gender = gender;
    }
 
    public int getSalary() {
        return salary;
    }
 
    public void setSalary(int salary) {
        this.salary = salary;
    }
 
    public int getAge() {
        return age;
    }
 
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}

初始化Person代码：

       List<Person> javaProgrammers = new ArrayList<Person>() {
            {
                add(new Person("Elsdon", "Jaycob", "Java programmer", "male", 43, 2000));
                add(new Person("Tamsen", "Brittany", "Java programmer", "female", 23, 1500));
                add(new Person("Floyd", "Donny", "Java programmer", "male", 33, 1800));
                add(new Person("Sindy", "Jonie", "Java programmer", "female", 32, 1600));
                add(new Person("Vere", "Hervey", "Java programmer", "male", 22, 1200));
                add(new Person("Maude", "Jaimie", "Java programmer", "female", 27, 1900));
                add(new Person("Shawn", "Randall", "Java programmer", "male", 30, 2300));
                add(new Person("Jayden", "Corrina", "Java programmer", "female", 35, 1700));
                add(new Person("Palmer", "Dene", "Java programmer", "male", 33, 2000));
                add(new Person("Addison", "Pam", "Java programmer", "female", 34, 1300));
            }
        };
 
        List<Person> phpProgrammers = new ArrayList<Person>() {
            {
                add(new Person("Jarrod", "Pace", "PHP programmer", "male", 34, 1550));
                add(new Person("Clarette", "Cicely", "PHP programmer", "female", 23, 1200));
                add(new Person("Victor", "Channing", "PHP programmer", "male", 32, 1600));
                add(new Person("Tori", "Sheryl", "PHP programmer", "female", 21, 1000));
                add(new Person("Osborne", "Shad", "PHP programmer", "male", 32, 1100));
                add(new Person("Rosalind", "Layla", "PHP programmer", "female", 25, 1300));
                add(new Person("Fraser", "Hewie", "PHP programmer", "male", 36, 1100));
                add(new Person("Quinn", "Tamara", "PHP programmer", "female", 21, 1000));
                add(new Person("Alvin", "Lance", "PHP programmer", "male", 38, 1600));
                add(new Person("Evonne", "Shari", "PHP programmer", "female", 40, 1800));
            }
        };

4.1 使用forEach方法

使用forEach方法显示所有程序员姓名：

        System.out.println("所有程序员的姓名:");
        javaProgrammers.forEach((p) -> System.out.println(String.format("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName())));
        phpProgrammers.forEach((p) -> System.out.println(String.format("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName())));

ForEach代码：

    public interface Iterable<T> {
        default void forEach(Consumer<? super T> action) {
            Objects.requireNonNull(action);
            for (T t : this) {
                action.accept(t);
            }
        }
    ...
    }

使用forEach方法,增加程序员的工资5%：

        System.out.println("给程序员加薪 5% :");
        Consumer<Person> giveRaise = e -> e.setSalary(e.getSalary() / 100 * 5 + e.getSalary());
        javaProgrammers.forEach(giveRaise);
        phpProgrammers.forEach(giveRaise);

4.2 使用过滤器filter方法

        System.out.println("下面是月薪超过 $1,400 的PHP程序员:");
        phpProgrammers.stream()
                .filter((p) -> (p.getSalary() > 1400))
                .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
 
        // 定义 filters
        Predicate<Person> ageFilter = (p) -> (p.getAge() > 25);
        Predicate<Person> salaryFilter = (p) -> (p.getSalary() > 1400);
        Predicate<Person> genderFilter = (p) -> ("female".equals(p.getGender()));
 
        System.out.println("下面是年龄大于 25岁且月薪在$1,400以上的女PHP程序员:");
        phpProgrammers.stream()
                .filter(ageFilter)
                .filter(salaryFilter)
                .filter(genderFilter)
                .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

4.3 使用limit方法

使用limit方法可以限制结果集的个数：

        System.out.println("最前面的3个 Java programmers:");
        javaProgrammers.stream()
                .limit(3)
                .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
 
        System.out.println("最前面的3个女性 Java programmers:");
        javaProgrammers.stream()
                .filter(genderFilter)
                .limit(3)
                .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

4.4 使用sorted方法

使用sorted方法进行排序：

        System.out.println("根据 name 排序,并显示前5个 Java programmers:");
        List<Person> sortedJavaProgrammers = javaProgrammers
                .stream()
                .sorted((p, p2) -> (p.getFirstName().compareTo(p2.getFirstName())))
                .limit(5)
                .collect(toList());
 
        sortedJavaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; %n", p.getFirstName(), p.getLastName()));
 
        System.out.println("根据 salary 排序 Java programmers:");
        sortedJavaProgrammers = javaProgrammers
                .stream()
                .sorted( (p, p2) -> (p.getSalary() - p2.getSalary()) )
                .collect( toList() );
        sortedJavaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; %n", p.getFirstName(), p.getLastName()));

使用min和max方法：

        System.out.println("工资最低的 Java programmer:");
        Person pers = javaProgrammers
                .stream()
                .min((p1, p2) -> (p1.getSalary() - p2.getSalary()))
                .get();
 
        System.out.printf("Name: %s %s; Salary: $%,d.", pers.getFirstName(), pers.getLastName(), pers.getSalary());
 
        System.out.println("工资最高的 Java programmer:");
        Person person = javaProgrammers
                .stream()
                .max((p, p2) -> (p.getSalary() - p2.getSalary()))
                .get();
 
        System.out.printf("Name: %s %s; Salary: $%,d.", person.getFirstName(), person.getLastName(), person.getSalary());

4.5 使用map方法

结合 map 方法,我们可以使用 collect 方法来将我们的结果集放到一个字符串,一个 Set 或一个TreeSet中：

        System.out.println("将 PHP programmers 的 first name 拼接成字符串:");
        String phpDevelopers = phpProgrammers
                .stream()
                .map(Person::getFirstName)
                .collect(joining(" ; ")); // 在进一步的操作中可以作为标记(token)
        System.out.println(phpDevelopers);  //Jarrod ; Clarette ; Victor ; Tori ; Osborne ; Rosalind ; Fraser ; Quinn ; Alvin ; Evonne
 
        System.out.println("将 Java programmers 的 first name 存放到 Set:");
        Set<String> javaDevFirstName = javaProgrammers
                .stream()
                .map(Person::getFirstName)
                .collect(toSet());
        System.out.println(javaDevFirstName);  //[Elsdon, Shawn, Palmer, Addison, Maude, Floyd, Vere, Tamsen, Jayden, Sindy]
 
        System.out.println("将 Java programmers 的 last name 存放到 TreeSet:");
        TreeSet<String> javaDevLastName = javaProgrammers
                .stream()
                .map(Person::getLastName)
                .collect(toCollection(TreeSet::new));
        System.out.println(javaDevLastName);  //[Brittany, Corrina, Dene, Donny, Hervey, Jaimie, Jaycob, Jonie, Pam, Randall]

4.6 使用parallelStream方法

当需要为多核系统优化时，可以 parallelStream().forEach()，只是此时原有元素的次序没法保证，并行的情况下将改变串行时操作的行为：

        System.out.println("计算付给 Java programmers 的所有money:");
        int totalSalary = javaProgrammers
                .parallelStream()
                .mapToInt(p -> p.getSalary())
                .sum();

4.7 使用summaryStatistics方法

使用summaryStatistics方法获得stream 中元素的各种汇总数据：

       //计算 count, min, max, sum, and average for numbers
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
        IntSummaryStatistics stats = numbers
                .stream()
                .mapToInt((x) -> x)
                .summaryStatistics();
 
        System.out.println("List中最大的数字 : " + stats.getMax());
        System.out.println("List中最小的数字 : " + stats.getMin());
        System.out.println("所有数字的总和   : " + stats.getSum());
        System.out.println("所有数字的平均值 : " + stats.getAverage());

参考

[1] 深入浅出 Java 8 Lambda 表达式

[2] Java中Lambda表达式的使用

[3] Java 8 中的 Streams API 详解

[4] Lambda 表达式讲解