Java8Lambda表达式

“Lambda 表达式”(lambda expression)是一个匿名函数，Lambda表达式基于数学中的λ演算得名，直接对应于其中的lambda抽象(lambda abstraction)，是一个匿名函数，即没有函数名的函数。Lambda表达式可以表示闭包（注意和数学传统意义上的不同）。

Lambda 表达式，也可称为闭包，它是推动 Java 8 发布的最重要新特性。

Lambda 允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递进方法中）。

使用 Lambda 表达式可以使代码变的更加简洁紧凑。有了Lambda表达式，java将开启函数式编程的大门。

函数式编程：

函数式编程是种编程方式，它将电脑运算视为函数的计算。函数编程语言最重要的基础是λ演算（lambda calculus），而且λ演算的函数可以接受函数当作输入（参数）和输出（返回值）。 [1] 

和指令式编程相比，函数式编程强调函数的计算比指令的执行重要。

和过程化编程相比，函数式编程里函数的计算可随时调用。

lambda 表达式的语法格式如下：

(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。

Lambda表达式创建一个线程：

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

不用Lambda表达式创建一个线程：

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

Lambda表达式一个常见的用法是取代（某些）匿名内部类，但Lambda表达式的作用不限于此。

Lambda 表达式实例

   public static void main(String args[]){
      Java8Tester tester = new Java8Tester();
 
      // 类型声明
      MathOperation addition = (int a, int b) -> a + b;
 
      // 不用类型声明
      MathOperation subtraction = (a, b) -> a - b;
 
      // 大括号中的返回语句
      MathOperation multiplication = (int a, int b) -> { return a * b; };
 
      // 没有大括号及返回语句
      MathOperation division = (int a, int b) -> a / b;
 
      System.out.println("10 + 5 = " + tester.operate(10, 5, addition));
      System.out.println("10 - 5 = " + tester.operate(10, 5, subtraction));
      System.out.println("10 x 5 = " + tester.operate(10, 5, multiplication));
      System.out.println("10 / 5 = " + tester.operate(10, 5, division));
 
      // 不用括号
      GreetingService greetService1 = message ->
      System.out.println("Hello " + message);
 
      // 用括号
      GreetingService greetService2 = (message) ->
      System.out.println("Hello " + message);
 
      greetService1.sayMessage("Runoob");
      greetService2.sayMessage("Google");
   }
 
   interface MathOperation {
      int operation(int a, int b);
   }
 
   interface GreetingService {
      void sayMessage(String message);
   }
 
   private int operate(int a, int b, MathOperation mathOperation){
      return mathOperation.operation(a, b);
   }

使用 Lambda 表达式需要注意以下两点：

• Lambda 表达式主要用来定义行内执行的方法类型接口，例如，一个简单方法接口。在上面例子中，我们使用各种类型的Lambda表达式来定义MathOperation接口的方法。然后我们定义了sayMessage的执行。
• Lambda 表达式免去了使用匿名方法的麻烦，并且给予Java简单但是强大的函数化的编程能力。

变量作用域

lambda 表达式只能引用标记了 final 的外层局部变量，这就是说不能在 lambda 内部修改定义在域外的局部变量，否则会编译错误。

    final static String salutation = "Hello! ";
 
    public static void main(String args[]){
        GreetingService greetService1 = message ->
                System.out.println(salutation + message);
        greetService1.sayMessage("Runoob");
    }
 
    interface GreetingService {
        void sayMessage(String message);
    }

我们也可以直接在 lambda 表达式中访问外层的局部变量：

    public static void main(String args[]) {
        final int num = 1;
        Converter<Integer, String> s = (param) -> System.out.println(String.valueOf(param + num));
        s.convert(2);  // 输出结果为 3
    }
 
    public interface Converter<T1, T2> {
        void convert(int i);
    }

lambda 表达式的局部变量可以不用声明为 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）

int num = 1;
Converter<Integer, String> s = (param) -> System.out.println(String.valueOf(param + num));
s.convert(2);
num = 5;
//报错信息：Local variable num defined in an enclosing scope must be final or effectively
 final

在 Lambda 表达式当中不允许声明一个与局部变量同名的参数或者局部变量。

String first = "";
Comparator<String> comparator = (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());  //编译会出错 

Lambda表达式的原理

Lambda表达式实际上是通过invokedynamic指令来实现的。下面是Lambda表达式几种可能的书写形式。

Runnable run = () -> System.out.println("Hello World");//
ActionListener listener = event -> System.out.println("button clicked");//
Runnable multiLine = () -> {//
    System.out.println("Hello ");
    System.out.println("World");
};
BinaryOperator<Long> add = (Long x, Long y) -> x + y;//
BinaryOperator<Long> addImplicit = (x, y) -> x + y;//

• Lambda表达式是有类型的，赋值操作的左边就是类型。Lambda表达式的类型实际上是对应接口的类型。
• Lambda表达式可以包含多行代码，需要用大括号把代码块括起来，就像写函数体那样。
• 大多数时候，Lambda表达式的参数表可以省略类型，就像代码2和5那样。这得益于javac的类型推导机制，编译器可以根据上下文推导出类型信息。

表面上看起来每个Lambda表达式都是原来匿名内部类的简写形式，该内部类实现了某个函数接口(Functional Interface)，但事实比这稍微复杂一些，这里不再展开。所谓函数接口是指内部只有一个接口函数的接口。Java是强类型语言，无论有没有显式指明，每个变量和对象都必须有明确的类型，没有显式指定的时候编译器会尝试确定类型。Lambda表达式的类型就是对应函数接口的类型。

Lambda表达式和Stream

Lambda表达式的另一个重要用法，是和Stream一起使用。Stream is a sequence of elements supporting sequential and parallel aggregate operations。Stream就是一组元素的序列，支持对这些元素进行各种操作，而这些操作是通过Lambda表达式指定的。可以把Stream看作Java Collection的一种视图，就像迭代器是容器的一种视图那样（但Stream不会修改容器中的内容）。下面例子展示了Stream的常见用法。

假设需要从一个字符串列表中选出以数字开头的字符串并输出，Java 7之前需要这样写：

List<String> list = Arrays.asList("1one", "two", "three", "4four");
for(String str : list){
    if(Character.isDigit(str.charAt(0))){
        System.out.println(str);
    }
}

而Java 8就可以这样写：

List<String> list = Arrays.asList("1one", "two", "three", "4four");
list.stream()// 1.得到容器的Steam
    .filter(str -> Character.isDigit(str.charAt(0)))// 2.选出以数字开头的字符串
    .forEach(str -> System.out.println(str));// 3.输出字符串

上述代码首先1. 调用List.stream()方法得到容器的Stream，2. 然后调用filter()方法过滤出以数字开头的字符串，3. 最后调用forEach()方法输出结果。

使用Stream有两个明显的好处：

1. 减少了模板代码，只用Lambda表达式指明所需操作，代码语义更加明确、便于阅读。
2. 将外部迭代改成了Stream的内部迭代，方便了JVM本身对迭代过程做优化（比如可以并行迭代）。

假设需要从一个字符串列表中，选出所有不以数字开头的字符串，将其转换成大写形式，并把结果放到新的集合当中。Java 8书写的代码如下：

List<String> list = Arrays.asList("1one", "two", "three", "4four");
Set<String> newList =
        list.stream()// 1.得到容器的Stream
        .filter(str -> !Character.isDigit(str.charAt(0)))// 2.选出不以数字开头的字符串
        .map(String::toUpperCase)// 3.转换成大写形式
        .collect(Collectors.toSet());// 4.生成结果集

上述代码首先1. 调用List.stream()方法得到容器的Stream，2. 然后调用filter()方法选出不以数字开头的字符串，3. 之后调用map()方法将字符串转换成大写形式，4. 最后调用collect()方法将结果转换成Set。这个例子还向我们展示了方法引用（method references，代码中标号3处）以及收集器（Collector，代码中标号4处）的用法，这里不再展开说明。

通过这个例子我们看到了Stream链式操作，即多个操作可以连成一串。不用担心这会导致对容器的多次迭代，因为不是每个Stream的操作都会立即执行。Stream的操作分成两类，一类是中间操作(intermediate operations)，另一类是结束操作(terminal operation)，只有结束操作才会导致真正的代码执行，中间操作只会做一些标记，表示需要对Stream进行某种操作。这意味着可以在Stream上通过关联多种操作，但最终只需要一次迭代。如果你熟悉Spark RDD，对此应该并不陌生。