一文搞懂Java8 Lambda表达式、方法引用

Lambda表达式介绍

Java 8的一个大亮点是引入Lambda表达式，使用它设计的代码会更加简洁。通过Lambda表达式，可以替代我们以前经常写的匿名内部类来实现接口。Lambda表达式本质是一个匿名函数；

体验Lambda表达式

我们通过一个小例子来体验下Lambda表达式，我们定义一个计算接口只有一个方法add

public class Program {
 
    public static void main(String[] args) {
        Cal c1=new Cal() {
            @Override
            public int add(int a, int b) {
                return a+b;
            }
        };
       int c=c1.add(1,2);
        System.out.println(c);
    }
}
 
interface Cal{
     int add(int a,int b);
}

这个是我们以前的实现，匿名内部类，然后调用执行；我们现在用Lambda表达式改写下：

public class Program {
 
    public static void main(String[] args) {
        Cal c1=(int a,int b) ->{return a+b;};
        int c=c1.add(1,2);
        System.out.println(c);
    }
 
    int add(int a,int b){
        return a+b;
    }
}
 
interface Cal{
     int add(int a,int b);
}

匿名内部类，直接改成了：

Cal c1=(int a,int b) ->{return a+b;};

简洁多了，是不是感觉Lambda表达式挺强大，接下来我们来看看Lambda表达式的语法吧

Lambda表达式语法

我们看下这个Lambda表达式，这个本质是一个函数；

(int a,int b) ->{return a+b;};

一般的函数类似如下，有返回值，方法名，参数列表，方法体

int add(int a,int b){
  return a+b;
}

而Lambda表达式函数的话，只有参数列表，和方法体；

( 参数列表 ) -> { 方法体 }

( ) ：用来描述参数列表；

{ } ：用来描述方法体；

-> ：Lambda运算符，可以叫做箭头符号，或者goes to

注意：

1、lambda表达式要求接口是函数式接口。

2、lambda表达式引用的外部变量必须是事实最终变量。即初始化后值不会再改变。（不能在lambda改变外部变量的值。也不能在lambda内引用在外部会被改变的值，不管该值在外部的改变是在lambda表达式执行的前后）

3、在lambda表达式中声明一个与方法的局部变量同名的参数或一个与方法的局部变量的同名的局部变量是不合法的。

4、在一个方法中不能定义两个同名的局部变量，因此，lambda表达式中也同样不能有同名的局部变量。

5、在一个lambda表达式中使用this关键字，是指创建这个lambda表达式的方法所属的类的this参数。

如下代码，这里调用的是Application对象的toString方法，而不是ActionListener接口的实例对象的方法。

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

Lambda表达式语法细讲

我们搞一个案例，接口方法（无参，单个参数，两个参数）X（有返回值，没有返回值）这六种情况都罗列下：

interface If1{
 
    /**
     * 无参数无返回值
     */
     void test();
}
 
 
interface If2{
 
    /**
     * 单个参数无返回值
     * @param a
     */
    void test(int a);
}
 
interface If3{
 
    /**
     * 两个参数无返回值
     * @param a
     * @param b
     */
    void test(int a,int b);
}
 
 
interface If4{
 
    /**
     * 无参数有返回值
     * @return
     */
    int test();
}
 
interface If5{
 
    /**
     * 单个参数有返回值
     * @param a
     * @return
     */
    int test(int a);
}
 
interface If6{
 
    /**
     * 多个参数有返回值
     * @param a
     * @param b
     * @return
     */
    int test(int a,int b);
}

我们用Lambda表达式实现：

// 无参数无返回值
If1 if1=()->{
  System.out.println("无参数无返回值");
};
if1.test();
 
// 单个参数无返回值
If2 if2=(int a)->{
  System.out.println("单个参数无返回值 a="+a);
};
if2.test(3);
 
// 两个参数无返回值
If3 if3=(int a,int b)->{
  System.out.println("两个参数无返回值 a+b="+(a+b));
};
if3.test(2,3);
 
// 无参数有返回值
If4 if4=()->{
  System.out.print("无参数有返回值 ");
  return 100;
};
System.out.println(if4.test());
 
 
// 单个参数有返回值
If5 if5=(int a)->{
  System.out.print("单个参数有返回值 ");
  return a;
};
System.out.println(if5.test(200));
 
// 多个参数有返回值
If6 if6=(int a,int b)->{
  System.out.print("多个参数有返回值 ");
  return a+b;
};
System.out.println(if6.test(1,2));

运行输出：

无参数无返回值
单个参数无返回值 a=3
两个参数无返回值 a+b=5
无参数有返回值 100
单个参数有返回值 200
多个参数有返回值 3

Lambda表达式精简语法

那语法注意点：

1、参数类型可以省略。

2、假如只有一个参数，()括号可以省略。

3、如果方法体只有一条语句，{}大括号可以省略。

4、如果方法体中唯一的语句是return返回语句，那省略大括号的同时return也要省略。

改写示例：

/**
 * @author java1234_小锋
 * @site www.java1234.com
 * @company Java知识分享网
 * @create 2020-08-12 16:43
 */
public class Program2 {
 
    public static void main(String[] args) {
        // 1,参数类型可以省略
        // 2,假如只有一个参数，()括号可以省略
        // 3,如果方法体只有一条语句，{}大括号可以省略
        // 4,如果方法体中唯一的语句是return返回语句，那省略大括号的同事return也要省略
 
        // 无参数无返回值
        If1 if1=()->System.out.println("无参数无返回值");
        if1.test();
 
        // 单个参数无返回值
        If2 if2=a->System.out.println("单个参数无返回值 a="+a);
        if2.test(3);
 
        // 两个参数无返回值
        If3 if3=(a,b)->{
            System.out.println("两个参数无返回值 a+b="+(a+b));
        };
        if3.test(2,3);
 
        // 无参数有返回值
        If4 if4=()->100;
        System.out.println(if4.test());
 
 
        // 单个参数有返回值
        If5 if5=a->{
            System.out.print("单个参数有返回值 ");
            return a;
        };
        System.out.println(if5.test(200));
 
        // 多个参数有返回值 参数类型可以省略
        If6 if6=(a,b)->a+b;
        System.out.println(if6.test(1,2));
 
    }
 
}

方法引用

有时候多个lambda表达式实现函数是一样的话，我们可以封装成通用方法，以便于维护（有错误时只需要修改一处，不需要把所有同样的lambda表达式都修改）。或者说，如果lambda表达式要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中，那么就可以通过双冒号来引用该方法作为lambda表达式的替代者。

这时候可以使用方法引用来达到目的：

语法是：对象::方法

假如是static方法，可以直接类名::方法

注意：因为方法引用并不是把所引用的方法整体作为接口抽象方法的实现，而是把所引用的方法的方法体作为抽象方法的实现。因此，对所引用的方法的方法名、实例还是静态的都是不做要求的，只要返回值和参数列表与抽象方法相同，那么就可以替代lambda表达式作为抽象方法的实现。

（如果是接口的实现类那么重写方法时必须定义成实例的）

注意：接口必须是函数式接口！！（即只能含有一个抽象方法）（接口可以含多个静态方法）

另：方法参数列表可以是接口类型的引用，但要传入一个对该接口的实现。该方法可以是方法引用，也可以是lambda表达式。

示例如下：

package B;
 
public class Program2{
    public static void main(String[] args) {
        // 使用lambda表达式的方法实现接口
        If5 i0 = (i)->{
            return i;
        };
        i0.test(0);
 
        // 实例方法 对象名::方法名
        Program2 p = new Program2();
        If5 i1 = p::A;
        System.out.println(i1.test(5));
 
        // 静态方法 类名::方法名
        If6 i2 = Program2::B;
        System.out.println(i2.test2(6));
        
        ling.KK(999,i1);    
        // 另，方法参数列表可以是接口类型的引用，但要传一个对该接口的实现
        // 该实现可以是方法引用，也可以是lambda表达式
 
    }
 
    public int A(int i) {   // 对名字不做要求、对静态的实例的也不做要求
        return i;
    }
 
    public static int B(int i) {    // 对名字不做要求、对静态的实例的也不做要求
        return i;
    }
    
}
 
 
 
interface If5{
    int test(int i);    // 必须是函数式接口
}
 
interface If6{
    int test2(int i);    // 必须是函数式接口
}
 
class ling{
    public static void KK(int number,If5 ii){
        ii.test(number);
    }
}

如果想调用的方法所在的类是父类的方法，则可以使用super::方法名，

如果想调用的方法所在的类是父类的方法，则可以使用this::方法名。

示例如下：

interface If5{
    int test(int i);    // 必须是函数式接口
}
 
class father{
    public int A(int i) {
        return i;
    }
}
 
class son extends father {
    public void KK() {
        If5 i1 = super::A;
        System.out.println(i1.test(1));
 
        If5 i2 = this::B;
        System.out.println(i2.test(2));
    }
 
    public int B(int i) {
        return i;
    }
}

构造方法引用

如果函数式接口的实现恰好可以通过调用一个类的构造方法来实现，那么就可以使用构造方法引用;

语法：类名::new

示例如下：

public class Dog {
 
    private String name;
 
    private int age;
 
    public Dog() {
        System.out.println("无参构造方法");
    }
 
    public Dog(String name, int age) {
        System.out.println("有参构造方法");
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
 
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public int getAge() {
        return age;
    }
 
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}
 
interface DogService{
    Dog getDog();
 
}
 
interface DogService2{
    Dog getDog(String name,int age);
}
 
public class Program3 {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        // 普通方式
        DogService dogService=()->{
            return new Dog();
        };
        dogService.getDog();
 
        // 简化方式
        DogService dogService2=()->new Dog();
        dogService2.getDog();
 
        // 构造方法引用
        DogService dogService3=Dog::new;
        dogService3.getDog();
 
        // 构造方法引用 有参
        DogService2 dogService4=Dog::new;
        dogService4.getDog("小米",11);
 
        // 错误方式：
        DogService dogService5=()->Dog::new;
        dogService5.getDog();
        // 相当于以上的简化方法，但这样是return Dog::new ，这不是对接口的实现，接口的抽象方法是返回Dog类型，不是DogService类型的Dog::new
    }
}

执行结果：

无参构造方法
无参构造方法
无参构造方法
有参构造方法

综合示例：

下面我们通过一个lambda操作集合的综合示例，来深入体验下Lambda表达式用法；

public class Program4 {
 
    public static void main(String[] args) {
        List<Dog> list=new ArrayList<>();
        list.add(new Dog("aa",1));
        list.add(new Dog("bb",4));
        list.add(new Dog("cc",3));
        list.add(new Dog("dd",2));
        list.add(new Dog("ee",5));
        // 排序
        System.out.println("lambda集合排序");
        list.sort((o1,o2)->o1.getAge()-o2.getAge());
        // 需要一个实现Comparator接口的类对象，可用lambda表达式代替。
        
        // 遍历集合
        System.out.println("lambda遍历集合");
        list.forEach(System.out::println);
        // 每读取一个元素，就调用System.out类的println方法
    }
}

运行输出：

lambda集合排序
[Dog{name='aa', age=1}, Dog{name='dd', age=2}, Dog{name='cc', age=3}, Dog{name='bb', age=4}, Dog{name='ee', age=5}]
lambda遍历集合
Dog{name='aa', age=1}
Dog{name='dd', age=2}
Dog{name='cc', age=3}
Dog{name='bb', age=4}
Dog{name='ee', age=5}

数组的构造器引用：

如果接口的抽象方法是接收一个数组长度然后返回一个数组，那么可以使用数组的构造器引用来实现该抽象方法。

示例如下：

// 定义一个函数式接口
@FunctionalInterface
interface BuildArrays{
    double[] buildArrays(int length);
}
 
public class Demo{
    public static double[] buildArrays(int length,BuildArrays buildArrays) {
        return buildArrays.buildArrays(length);
        // 执行到此处时接口已被实现为double类型数组的创建，调用时传入所需要创建的长度即可。
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        // 调用本类的buildArrays方法，该方法又通过接口的引用调用接口的buildArrays方法
        double[] arr01 = buildArrays(10, length -> new double[length]);
        System.out.println(arr01.length); // 10
 
        double[] arr02 = buildArrays(10, double[] :: new);
        System.out.println(arr02.length); // 10
 
    }
}

@FunctionalInterface注解

前面我们会发现Consumer接口，Comparator接口都有

@FunctionalInterface注解；

这个注解是函数式接口注解，所谓的函数式接口，当然首先是一个接口，然后就是在这个接口里面只能有一个抽象方法。lambda表达式要求是函数式接口，方法引用也要求是函数式接口。

这种类型的接口也称为SAM接口，即Single Abstract Method interfaces

特点

接口有且仅有一个抽象方法

允许定义静态方法

允许定义默认方法

允许java.lang.Object中的public方法

该注解不是必须的，如果一个接口符合"函数式接口"定义，那么加不加该注解都没有影响。加上该注解能够更好地让编译器进行检查。如果编写的不是函数式接口，但是加上了@FunctionInterface，那么编译器会报错

示例如下：

// 错误的函数式接口(有多个抽象方法)
@FunctionalInterface
public interface TestInterface2 {
 
    void add();
    
    void sub();
}

系统内置函数式接口

Java8的推出，是以Lambda重要特性，一起推出的，其中系统内置了一系列函数式接口；

在jdk的java.util.function包下，有一系列的内置函数式接口：

比如常用的Consumer，Comparator，Predicate，Supplier等；