Java中的Lambda表达式简介及应用
在接触Lambda表达式、了解其作用之前,首先来看一下,不用Lambda的时候我们是怎么来做事情的。
我们的需求是,创建一个动物(Animal)的列表,里面有动物的物种名,以及这种动物是否会跳,是否会游泳,并可以根据需要打印出会跳和会游泳的动物名。
首先我们创建一个Animal类:
public class Animal {
private String species;
private boolean canHop;
private boolean canSwim;
private boolean canFly;
public Animal(String speciesName, boolean hopper, boolean swimmer, boolean flyer) {
species = speciesName;
canHop = hopper;
canSwim = swimmer;
canFly = flyer;
}
public boolean canHop() {
return canHop;
}
public boolean canSwim() {
return canSwim;
}
public boolean canFly() {
return canFly;
}
public String toString() {
return species;
}
}
这个Animal类有四个私有的实例变量和三个共公有的方法。
变量
字符串型的species
,用来记录动物的物种名,布尔型的canHop
,canSwim
和canFly
,用来记录这种动物是否能跳,是否能游泳,是否会飞。
构造方法实例化对象的时候会给这些变量赋值。
方法
前三个是返回值为布尔型的canHop()
,canSwim()
和canFly()
,调用方法时返回canHop
,canSwim
和canFly
变量的值
另外还有一个重写的toString()
方法,用于在程序中识别动物的物种名。
下面这段代码创建了一个ArrayList并向List内添加了五个Animal对象,对应五种动物和各自的能力:
List<Animal> animals = new ArrayList<Animal>();
animals.add(new Animal("fish", false, true, false));
animals.add(new Animal("kangroo", true, false, false));
animals.add(new Animal("rabbit", true, false, false));
animals.add(new Animal("turtle", false, true, false));
animals.add(new Animal("bird", true, true, true));
为了判断某种动物是否会跳跃或者会游泳(会不会飞先不管),我们可以写两个方法来返回Animal类的canHop()
和canSwim()
,即获取到了canHop
和canSwim
私有变量:
public boolean checkIfHopper(Animal a) {
return a.canHop();
}
public boolean checkIfSwimmer(Animal a) {
return a.canSwim();
}
在此为了说明Lambda表达式的作用,在这里我们把这两个方法分别放到两个类中,并把方法名改为test
:
(不要问为什么起名叫test而不是Test或者TEST,也不要问为什么一定要把两个方法拆分到两个类里面,照做就是了,后面会说)
public class CheckIfHopper {
public boolean test(Animal a) {
return a.canHop();
}
}
public class CheckIfSwimmer {
public boolean test(Animal a) {
return a.canSwim();
}
}
(一个java文件里只能有一个public class,这里是为了方便所以把多个public class放在一段代码里的,下同)
为了校验这两种能力,我们分别创建了一个类,里面分别只有一个方法。即一个类校验一种能力。
按照这个思路,我们可以创建一个名为CheckTraits的接口,来让上面这些类来实现这个接口:
public interface CheckTraits {
boolean test(Animal a);
}
public class CheckIfHopper implements CheckTraits {
public boolean test(Animal a) {
return a.canHop();
}
}
public class CheckIfSwimmer implements CheckTraits {
public boolean test(Animal a) {
return a.canSwim();
}
}
CheckTraits接口有且只有一个方法boolean test(Animal a)
。该方法接受一个Animal类型的对象,并返回布尔值。
有了校验能力的方法,接下来我们只需要去按需要调用这些方法就好了。我们来写一个print方法,接受一个动物列表animals
和一个校验种类checker
作为参数,打印出列表内符合要求的动物:
private static void print(List<Animal> animals, CheckTraits checker) {
for (Animal animal : animals) {
if (checker.test(animal)) {
System.out.print(animal + " ");
}
System.out.println();
}
}
完整的TraditionalSearch.java代码如下:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;
public class TraditionalSearch {
public static void main(String[] args) {
List<Animal> animals = new ArrayList<Animal>();
animals.add(new Animal("fish", false, true, false));
animals.add(new Animal("kangroo", true, false, false));
animals.add(new Animal("rabbit", true, false, false));
animals.add(new Animal("turtle", false, true, false));
animals.add(new Animal("bird", true, true, true));
print(animals, new CheckIfHopper());
System.out.println("-----");
print(animals, new CheckIfSwimmer());
}
private static void print(List<Animal> animals, CheckTraits checker) {
for (Animal animal : animals) {
if (checker.test(animal)) {
System.out.print(animal + " ");
}
System.out.println();
}
}
}
代码输出结果为:
kangroo
rabbit
bird
-----
fish
turtle
bird
到目前为止,我们
- 创建了一个Animal类
- 写了两个校验方法,分别放到了两个类CheckIfHopper、CheckIfSwimmer里面
- 写了一个接口CheckTraits,让上面的这两个类实现自这个接口
- 在print方法里调用
print(animals, new CheckIfHopper())
或print(animals, new CheckIfSwimmer())
做了这么多铺垫,所以Lambda表达式到底是什么?
首先思考一个问题,根据上面判断跳和游泳的思路,如果想增加一个是否能飞的判断,需要做什么?
- 创建一个CheckIfFlyer类
- 实现CheckTraits接口
- 设置
test()
方法返回值为a.canFly
(还记得这个test方法吗?这个就是我们校验能力的接口里唯一的一个方法名) - 在print方法里调用
print(animals, new CheckIfFlyer())
虽然这样做也不会增加几行代码,也就是多创建一个类的事情。但是Lambda表达式可以做到更简单:
- 在print方法里调用
print(ainmals, a -> a.canFly())
或者print(ainmals, (Animal a) -> {return a.canFly();))
看到了吗?就是这样,并不需要创建一个新的类,也不需要修改test()
方法。
我们来看一下Lambda表达式的结构:
- 左边的
a
是Lambda表达式的唯一参数。 - 中间的箭头
->
用来分隔参数和主体 - 右边的
a.canHop()
是主体,调用唯一方法并返回方法的返回值
上图的结构式Lambda表达式的简洁形式,另外一种更为全面和复杂(并不):
- 当且仅当有且只有一个参数的时候,括号和参数类型才可以被省略
- 主体部分只有一条语句的时候,Lambda表达式不但可以让你省掉花括号
{ }
,还可以让你省略掉return
和后面的分号;
- 主体部分有多条语句构成一个语句块的时候,花括号内分号不可省略
现在我们了解了Lambda的形式,那么Lambda具体是怎么发挥作用的呢?这要从我们的print()
方法说起:
private static void print(List<Animal> animals, CheckTraits checker)
当我们调用print(ainmals, a -> a.canFly()
的时候,我们是将Lambda表达式a -> a.canFly()
作为print方法的第二个参数传过去的。
print方法的第二个参数接收类型为CheckTraits的变量,所以Java会尝试将Lambda表达式映射到CheckTraits接口上:
boolean test(Animal a);
- 因为test方法接收Animal类型的变量,所以Lambda表达式的参数也必须为Animal类型
- 因为test方法的返回值是布尔型,所以Lambda主体也会返回布尔型的值
所以这里其实可以理解为,把简略形式的a -> a.canFly()
映射为了具体形式的(Animal a) -> {return a.canFly();}
这里用到了一种叫延迟执行(Deferred Execution)的概念,所谓延迟执行就是”先定义,再执行“。在调用的时候定义了参数的类型和返回值,等执行到print方法里的时候再去执行主体获得返回值。
关于Lambda还有很多更复杂的应用,比如可以使用Predicate<T>
接口来省掉自己写接口的步骤,感兴趣可以进一步详细学习。
参考资料:OCA: Oracle Certified Associate Java SE 8 Programmer I Study Guide
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