Lambda表達(dá)式原理及示例

更新時間：2021年08月16日 17:05:08 作者：波波烤鴨

這篇文章主要介紹了Java8中的新特性Lambda表達(dá)式，文中的示例可以幫助大家快速了解該特性，感興趣的小伙伴可以一起學(xué)習(xí)

Lambda表達(dá)式

Lambda 表達(dá)式，也可稱為閉包，它是推動 Java 8 發(fā)布的最重要新特性。
Lambda 允許把函數(shù)作為一個方法的參數(shù)（函數(shù)作為參數(shù)傳遞進(jìn)方法中）。
使用 Lambda 表達(dá)式可以使代碼變的更加簡潔緊湊。

1. 需求分析

創(chuàng)建一個新的線程，指定線程要執(zhí)行的任務(wù)

    public static void main(String[] args) {
        // 開啟一個新的線程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("新線程中執(zhí)行的代碼 : "+Thread.currentThread().getName());
            }
        }).start();
        System.out.println("主線程中的代碼：" + Thread.currentThread().getName());
    }

代碼分析：

Thread類需要一個Runnable接口作為參數(shù)，其中的抽象方法run方法是用來指定線程任務(wù)內(nèi)容的核心
為了指定run方法體，不得不需要Runnable的實(shí)現(xiàn)類
為了省去定義一個Runnable 的實(shí)現(xiàn)類，不得不使用匿名內(nèi)部類
必須覆蓋重寫抽象的run方法，所有的方法名稱，方法參數(shù)，方法返回值不得不都重寫一遍，而且不能出錯，
而實(shí)際上，我們只在乎方法體中的代碼

2.Lambda表達(dá)式初體驗(yàn)

Lambda表達(dá)式是一個匿名函數(shù)，可以理解為一段可以傳遞的代碼

new Thread(() -> { System.out.println("新線程Lambda表達(dá)式..." +Thread.currentThread().getName()); })
.start();
Lambda表達(dá)式的優(yōu)點(diǎn)：簡化了匿名內(nèi)部類的使用，語法更加簡單。

匿名內(nèi)部類語法冗余，體驗(yàn)了Lambda表達(dá)式后，發(fā)現(xiàn)Lambda表達(dá)式是簡化匿名內(nèi)部類的一種方式。

3. Lambda的語法規(guī)則

Lambda省去了面向?qū)ο蟮臈l條框框，Lambda的標(biāo)準(zhǔn)格式由3個部分組成：

(參數(shù)類型參數(shù)名稱) -> {
代碼體;
}

格式說明：

(參數(shù)類型參數(shù)名稱):參數(shù)列表
{代碼體;} :方法體
-> : 箭頭，分割參數(shù)列表和方法體

3.1 Lambda練習(xí)1

練習(xí)無參無返回值的Lambda

定義一個接口

public interface UserService {
    void show();
}

然后創(chuàng)建主方法使用

public class Demo03Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        goShow(new UserService() {
            @Override
            public void show() {
                System.out.println("show 方法執(zhí)行了...");
            }
        });
        System.out.println("----------");
        goShow(() -> { System.out.println("Lambda show 方法執(zhí)行了..."); });
    }

    public static void goShow(UserService userService){
        userService.show();
    }
}

輸出：

show 方法執(zhí)行了...
----------
Lambda show 方法執(zhí)行了...

3.2 Lambda練習(xí)2

完成一個有參且有返回值得Lambda表達(dá)式案例

創(chuàng)建一個Person對象

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Person {

    private String name;

    private Integer age;

    private Integer height;

}

然后我們在List集合中保存多個Person對象，然后對這些對象做根據(jù)age排序操作

    public static void main(String[] args) {
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Person("周杰倫",33,175));
        list.add(new Person("劉德華",43,185));
        list.add(new Person("周星馳",38,177));
        list.add(new Person("郭富城",23,170));

        Collections.sort(list, new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return o1.getAge()-o2.getAge();
            }
        });
        for (Person person : list) {
            System.out.println(person);
        }
    }

我們發(fā)現(xiàn)在sort方法的第二個參數(shù)是一個Comparator接口的匿名內(nèi)部類，且執(zhí)行的方法有參數(shù)和返回值，那么我們可以改寫為Lambda表達(dá)式

    public static void main(String[] args) {
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Person("周杰倫",33,175));
        list.add(new Person("劉德華",43,185));
        list.add(new Person("周星馳",38,177));
        list.add(new Person("郭富城",23,170));

        /*Collections.sort(list, new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return o1.getAge()-o2.getAge();
            }
        });
        for (Person person : list) {
            System.out.println(person);
        }*/
        System.out.println("------");
        Collections.sort(list,(Person o1,Person o2) -> {
            return o1.getAge() - o2.getAge();
        });
        for (Person person : list) {
            System.out.println(person);
        }
    }

輸出結(jié)果

Person(name=郭富城, age=23, height=170)
Person(name=周杰倫, age=33, height=175)
Person(name=周星馳, age=38, height=177)
Person(name=劉德華, age=43, height=185)

4. @FunctionalInterface注解

@FunctionalInterface是JDK8中新增加的一個函數(shù)式注解，表示該注解修飾的接口只能有一個抽象方法。

/**
 * @FunctionalInterface
 *    這是一個函數(shù)式注解，被該注解修飾的接口只能聲明一個抽象方法
 */


@FunctionalInterface
public interface UserService {

    void show();

}

5. Lambda表達(dá)式的原理

匿名內(nèi)部類的本質(zhì)是在編譯時生成一個Class 文件。XXXXX$1.class

public class Demo01Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        // 開啟一個新的線程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("新線程中執(zhí)行的代碼 : "+Thread.currentThread().getName());
            }
        }).start();
        System.out.println("主線程中的代碼：" + Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("---------------");
        /*new Thread(() -> { System.out.println("新線程Lambda表達(dá)式..." +Thread.currentThread().getName()); })
                .start();*/
    }
}

還可以通過反編譯工具來查看生成的代碼 XJad 工具來查看

static class Demo01Lambda$1
 implements Runnable
{

 public void run()
 {
  System.out.println((new StringBuilder()).append("新線程中執(zhí)行的代碼 : " ).append(Thread.currentThread().getName()).toString());
 }

 Demo01Lambda$1()
 {
 }
}

那么Lambda表達(dá)式的原理是什么呢？我們也通過反編譯工具來查看

寫的有Lambda表達(dá)式的class文件，我們通過XJad查看報錯。這時我們可以通過JDK自帶的一個工具：javap 對字節(jié)碼進(jìn)行反匯編操作。

javap -c -p 文件名.class

-c:表示對代碼進(jìn)行反匯編
-p:顯示所有的類和成員

反匯編的結(jié)果：

E:\workspace\OpenClassWorkSpace\JDK8Demo\target\classes\com\bobo\jdk\lambda>javap -c -p Demo03Lambda.class
Compiled from "Demo03Lambda.java"
public class com.bobo.jdk.lambda.Demo03Lambda {
  public com.bobo.jdk.lambda.Demo03Lambda();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: invokedynamic #2,  0              // InvokeDynamic #0:show:()Lcom/bobo/jdk/lambda/service/UserService;
       5: invokestatic  #3                  // Method goShow:(Lcom/bobo/jdk/lambda/service/UserService;)V
       8: return

  public static void goShow(com.bobo.jdk.lambda.service.UserService);
    Code:
       0: aload_0
       1: invokeinterface #4,  1            // InterfaceMethod com/bobo/jdk/lambda/service/UserService.show:()V
       6: return

  private static void lambda$main$0();
    Code:
       0: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       3: ldc           #6                  // String Lambda show 方法執(zhí)行了...
       5: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
       8: return
}

在這個反編譯的源碼中我們看到了一個靜態(tài)方法 lambda$main$0()，這個方法里面做了什么事情呢？我們通過debug的方式來查看下：

上面的效果可以理解為如下：

public class Demo03Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        ....
    }

    private static void lambda$main$0();
        System.out.println("Lambda show 方法執(zhí)行了...");
    }
}

為了更加直觀的理解這個內(nèi)容，我們可以在運(yùn)行的時候添加 -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses, 加上這個參數(shù)會將內(nèi)部class碼輸出到一個文件中

java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses 要運(yùn)行的包名.類名

命令執(zhí)行

E:\workspace\OpenClassWorkSpace\JDK8Demo\target\classes>java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses com.bobo.jdk.lambda.Demo03Lambda
Lambda show 方法執(zhí)行了...

反編譯后的內(nèi)容：

可以看到這個匿名的內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)了UserService接口，并重寫了show()方法。在show方法中調(diào)用了Demo03Lambda.lambda$main$0(),也就是調(diào)用了Lambda中的內(nèi)容。

public class Demo03Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        goShow(new UserService() {
            @Override
            public void show() {
                Demo03Lambda.lambda$main$0();
            }
        });
        System.out.println("----------");
       
    }

    public static void goShow(UserService userService){
        userService.show();
    }

    private static void lambda$main$0();
        System.out.println("Lambda show 方法執(zhí)行了...");
    }
}

小結(jié)：

匿名內(nèi)部類在編譯的時候會產(chǎn)生一個class文件。

Lambda表達(dá)式在程序運(yùn)行的時候會形成一個類。

在類中新增了一個方法，這個方法的方法體就是Lambda表達(dá)式中的代碼
還會形成一個匿名內(nèi)部類，實(shí)現(xiàn)接口，重寫抽象方法
在接口中重寫方法會調(diào)用新生成的方法

6.Lambda表達(dá)式的省略寫法

在lambda表達(dá)式的標(biāo)準(zhǔn)寫法基礎(chǔ)上，可以使用省略寫法的規(guī)則為：

小括號內(nèi)的參數(shù)類型可以省略
如果小括號內(nèi)有且僅有一個參數(shù)，則小括號可以省略
如果大括號內(nèi)有且僅有一個語句，可以同時省略大括號，return 關(guān)鍵字及語句分號。

public class Demo05Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        goStudent((String name,Integer age)->{
            return name+age+" 6666 ...";
        });
        // 省略寫法
        goStudent((name,age)-> name+age+" 6666 ...");
        System.out.println("------");
        goOrder((String name)->{
            System.out.println("--->" + name);
            return 666;
        });
        // 省略寫法
        goOrder(name -> {
            System.out.println("--->" + name);
            return 666;
        });
        goOrder(name ->  666);
    }

    public static void goStudent(StudentService studentService){
        studentService.show("張三",22);
    }

    public static void goOrder(OrderService orderService){
        orderService.show("李四");
    }
    
}