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Java中Lambda表達(dá)式之Lambda語(yǔ)法與作用域解析

 更新時(shí)間：2017年02月23日 10:02:15   作者：hwding  
這篇文章主要介紹了Java中Lambda表達(dá)式之Lambda語(yǔ)法與作用域解析重點(diǎn)介紹Lambda表達(dá)式基礎(chǔ)知識(shí),需要的朋友可以參考下

接上一篇：初探Lambda表達(dá)式/Java多核編程【2】并行與組合行為

本節(jié)是第二章開(kāi)篇，前一章已經(jīng)淺顯地將所有新概念點(diǎn)到，書(shū)中剩下的部分將對(duì)這些概念做一個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)的補(bǔ)充與深入探討實(shí)踐。

本章將介紹Lambda表達(dá)式基礎(chǔ)知識(shí)。

前言

把上一張書(shū)中的結(jié)語(yǔ)放到這里作為本章學(xué)習(xí)內(nèi)容的開(kāi)頭，以此來(lái)概括Lambda表達(dá)式的優(yōu)點(diǎn)：

  • 提升性能、自動(dòng)的并行化
  • 更棒的API（comparing(...)細(xì)粒度的方法將成為標(biāo)準(zhǔn)）
  • 編碼風(fēng)格得到改進(jìn)、代碼簡(jiǎn)化

反觀前面幾篇文章中的代碼實(shí)踐，以上三個(gè)優(yōu)點(diǎn)全部得到了驗(yàn)證。

Lambda語(yǔ)法

前文中我們已經(jīng)提到，Java中無(wú)法聲明獨(dú)立的純函數(shù)，但是Lambda的出現(xiàn)提供了一種與獨(dú)立函數(shù)更為近似的實(shí)現(xiàn)方式。就只看Lambda形式，的確與很多精簡(jiǎn)語(yǔ)法的腳本語(yǔ)言中所聲明的函數(shù)高度相似：

# CoffeeScript
eat = (x) -> 
 alert("#{x} has been eatten!")

總之光看上去就像那么回事：）

那么Lambda表達(dá)式的語(yǔ)法又是怎樣的呢？

  • 參數(shù)列表
  • Lambda體

兩部分之間使用->分割，看幾個(gè)例子：

p -> p.translate();
i -> new Point();
(a, b) -> return a + b;
() -> "Ha!";
(x, y, z) -> {
 x += y;
 y += z;
 z += x;
}

箭頭左邊接收任意數(shù)量的參數(shù)，右邊則為表達(dá)式體，描述所需的行為。

顯而易見(jiàn)，在一般情況下無(wú)需顯式地指定參數(shù)類(lèi)型，除非上下文的信息無(wú)法是編譯器推斷出相應(yīng)的類(lèi)型：

(int x, int y) -> x + y;

參數(shù)可以聲明為final，也可以添加注解（@Nullable, etc.）。

表達(dá)式體部分可以為方法的調(diào)用，如str.length()等等，也可以是表達(dá)式，如加減乘除等等，即“語(yǔ)句Lambda”與“表達(dá)式Lambda”這兩種形式。

另外關(guān)于返回值，有則用return sth_to_return;，沒(méi)有則用return;或直接不寫(xiě)返回語(yǔ)句。

最后，需要注意的是Lambda表達(dá)式不需要也不允許使用throws關(guān)鍵字來(lái)聲明可能產(chǎn)生并需要向上拋出的異常。

Lambda與匿名內(nèi)部類(lèi)

前幾篇文章中常常將Lambda與匿名內(nèi)部類(lèi)做粗淺的類(lèi)比與對(duì)比，現(xiàn)在我們將就這一點(diǎn)做具體深入的分析。

語(yǔ)法

首先在語(yǔ)法層面，Lambda表達(dá)式有時(shí)候被稱(chēng)為匿名內(nèi)部類(lèi)的“語(yǔ)法糖”，這表明了二者之間存在語(yǔ)法繁簡(jiǎn)的明顯區(qū)別。

無(wú)標(biāo)識(shí)性問(wèn)題

其次便是標(biāo)識(shí)性問(wèn)題，我們知道Java中為了區(qū)分對(duì)象，每一個(gè)對(duì)象（即使是匿名內(nèi)部類(lèi)的實(shí)例）都具有唯一標(biāo)識(shí)，而依賴(lài)于對(duì)象而存在的行為（即我們所說(shuō)的方法）也會(huì)與此標(biāo)識(shí)相關(guān)聯(lián)。
例如：

String bar = "bar";
String foo = "foo";
System.out.println(bar.hashCode()); // => 97299
System.out.println(foo.hashCode()); // => 101574

但是對(duì)于Lambda表達(dá)式而言，情況便不是如此的明朗，根據(jù)具體情況的不同，Lambda自身可能擁有標(biāo)識(shí)也可能沒(méi)有。

況且，Lambda為的就是表示一種行為，趨向于純函數(shù)，因此一般情況下是不需要使用標(biāo)識(shí)加以區(qū)分的。

作用域規(guī)則

再者就是兩者的作用域大小的區(qū)別。

對(duì)于匿名內(nèi)部類(lèi)而言，顯而易見(jiàn)，在類(lèi)內(nèi)可以沿用父類(lèi)型（即函數(shù)接口）的名字。

而對(duì)于Lambda，則不能。

我們用Runnable接口來(lái)舉一個(gè)例子：

public interface LetsRun extends Runnable {
 String aString = "Big brother is watching.";
}
new Thread(
 new LetsRun() {
  @Override
  public void run() {
   System.out.println(aString);
  }
}).run();

顯然，匿名內(nèi)部類(lèi)能夠直接沿用我們?cè)贚etsRun這個(gè)函數(shù)式接口中聲明的aString。

寫(xiě)完這段代碼的同時(shí)，IDE給了我一個(gè)可以將匿名內(nèi)部類(lèi)折疊為L(zhǎng)ambda的提示，現(xiàn)在就讓它幫我們自動(dòng)折疊一下：

new Thread((LetsRun) () -> System.out.println(LetsRun.aString)).run();

注意此時(shí)需要打印的內(nèi)容也同時(shí)自動(dòng)變成了LetsRun.aString，印證了上述特征，即Lambda不能直接訪問(wèn)父類(lèi)型中的名字。

關(guān)于對(duì)外部變量的訪問(wèn)（后面書(shū)中將此稱(chēng)為“變量捕獲”），不論是匿名內(nèi)部類(lèi)還是Lambda，對(duì)于域外部變量的權(quán)限都是有限的。

在匿名內(nèi)部類(lèi)中，可以讀取外部量，但是不允許有修改變量的傾向。

也就是說(shuō)，沒(méi)有嚴(yán)格的限制規(guī)定被訪問(wèn)的外部量必須被聲明為final：

// This is OK
String anotherString = "WAR IS PEACE / FREEDOM IS SLAVERY / IGNORANCE IS STRENGTH";
// Also OK
final String finalString = "Nineteen Eighty-Four";
new Thread(new LetsRun() {
 @Override
 public void run() {
  System.out.println(aString + "\n" + anotherString + "\n" + finalString);
 }
}).run();

倘若一旦在方法內(nèi)修改了anotherString的值，編譯就無(wú)法通過(guò)。
同樣，折疊為L(zhǎng)ambda后，依然是合法的：

new Thread((LetsRun) ()
  -> System.out.println(LetsRun.aString + "\n" + anotherString + "\n" + finalString)).run();

關(guān)于變量捕獲的問(wèn)題是下一小節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容，在此暫時(shí)不做深究。

Lambda表達(dá)式在定義時(shí)，參數(shù)部分與表達(dá)式體內(nèi)的命名可以暫時(shí)屏蔽掉字段的名稱(chēng)：

public class Foo {
 String x, y;
 BinaryOperator binaryOperator = (x, y) -> x.hashCode() + y.hashCode();
 // ...
}

另外，Lambda相當(dāng)于語(yǔ)句塊，因此表達(dá)式體內(nèi)持有和外部相同的語(yǔ)境，即this與super擁有相同含義：

public class MySuperClass {
 public static final String aString = "Father";
}
public class MyClass extends MySuperClass {
 public static final String aString = "Son";
 public void aMethod() {
  new Thread((LetsRun) () -> {
   System.out.println("--- Lambda ---");
   System.out.println(super.aString);
   System.out.println(this.aString);
  }).run();
  System.out.println("--- Outside ---");
  System.out.println(super.aString);
  System.out.println(this.aString);
 }
}

運(yùn)行結(jié)果：

--- Lambda ---
Father
Son
--- Outside ---
Father
Son

Lambda無(wú)法引用自身，因此可以用一種尷尬的方式遞歸調(diào)用自己：

intUnaryOperator = i -> i == 0 ? 1 : i * intUnaryOperator.applyAsInt(i - 1);

小結(jié)

Lambda不從父類(lèi)型中繼承任何名字，包括：

接口的靜態(tài)final字段

接口的靜態(tài)嵌套類(lèi)

默認(rèn)方法（將在后續(xù)介紹）

將全部被排除在作用域之外。

Lambda參數(shù)與表達(dá)式體中的局部聲明可以屏蔽字段名。

Lambda中的this和super的含義完全同外部一致。

而若在匿名內(nèi)部類(lèi)訪問(wèn)外部對(duì)象的當(dāng)前實(shí)例須用OuterClass.this，非常笨拙：

new Thread((LetsRun) () ->
  System.out.println(Foo.this.getClass().toString())
).run();

遞歸Lambda時(shí)須注意Lambda變量無(wú)法被初始化，只能直接調(diào)用相應(yīng)函數(shù)式接口中的方法。

本章代碼：

Foo.java

import java.util.function.BinaryOperator;
public class Foo {
 String x, y;
 BinaryOperator binaryOperator = (x, y) -> x.hashCode() + y.hashCode();
 public static void main(String[] args) {
  String bar = "bar";
  String foo = "foo";
  System.out.println(bar.hashCode());
  System.out.println(foo.hashCode());
  new Thread((LetsRun) () -> System.out.println(LetsRun.aString)).run();
  String anotherString = "WAR IS PEACE / FREEDOM IS SLAVERY / IGNORANCE IS STRENGTH";
  final String finalString = "Nineteen Eighty-Four";
  new Thread((LetsRun) () -> System.out.println(LetsRun.aString + "\n" + anotherString + "\n" + finalString)).run();
  new MyClass().aMethod();
  new Foo().accessOuterClassInAnnoymousInnerClass();
 }
 public void accessOuterClassInAnnoymousInnerClass() {
  new Thread((LetsRun) () ->
    System.out.println(Foo.this.getClass().toString())
  ).run();
 }
}

LetsRun.java

public interface LetsRun extends Runnable {
 String aString = "Big brother is watching.";
}

MyClass.java

import java.util.function.IntUnaryOperator;
public class MyClass extends MySuperClass {
 public static final String aString = "Son";
 IntUnaryOperator intUnaryOperator = null;
 public void aMethod() {
  new Thread((LetsRun) () -> {
   System.out.println("--- Lambda ---");
   System.out.println(super.aString);
   System.out.println(this.aString);
  }).run();
  System.out.println("--- Outside ---");
  System.out.println(super.aString);
  System.out.println(this.aString);
 }
 public void factorial() {
  intUnaryOperator = i -> i == 0 ? 1 : i * intUnaryOperator.applyAsInt(i - 1);
 }
}

MySuperClass.java

public class MySuperClass {
 public static final String aString = "Father";
}

以及運(yùn)行結(jié)果：

97299
101574
Big brother is watching.
Big brother is watching.
WAR IS PEACE / FREEDOM IS SLAVERY / IGNORANCE IS STRENGTH
Nineteen Eighty-Four
--- Lambda ---
Father
Son
--- Outside ---
Father
Son
class Foo

以上所述是小編給大家介紹的Java中Lambda表達(dá)式之Lambda語(yǔ)法與作用域解析，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！

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