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一文詳解java閉包的用途是什么

更新時(shí)間：2024年03月12日 11:51:11 作者：程序媛小劉

閉包的價(jià)值在于可以作為函數(shù)對(duì)象或者匿名函數(shù),持有上下文數(shù)據(jù)，作為第一級(jí)對(duì)象進(jìn)行傳遞和保存,下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于java閉包的用途是什么,需要的朋友可以參考下

java 閉包的用途是什么

閉包是一種編程概念，主要用在函數(shù)式編程中，其主要用途包括：

數(shù)據(jù)封裝和私有變量：閉包可以使我們?cè)诤瘮?shù)內(nèi)部創(chuàng)建私有變量，只能通過(guò)特定的公開方法進(jìn)行訪問(wèn)和修改。這是模塊模式的基礎(chǔ)。
實(shí)現(xiàn)回調(diào)函數(shù)和高階函數(shù)：閉包常常被用來(lái)作為回調(diào)函數(shù)，因?yàn)樗鼈兛梢杂涀∽约旱脑~法環(huán)境，包括 this 和外部變量。
實(shí)現(xiàn)裝飾器/函數(shù)修飾器：閉包可以用于修改或增強(qiáng)函數(shù)的行為。例如，可以創(chuàng)建一個(gè)閉包來(lái)“記住”前一個(gè)函數(shù)的調(diào)用并據(jù)此改變下一個(gè)函數(shù)調(diào)用。
實(shí)現(xiàn)柯里化（Currying）：閉包可以用于實(shí)現(xiàn)柯里化，即把一個(gè)接受多個(gè)參數(shù)的函數(shù)變換成接受一個(gè)單一參數(shù)（最初函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)）的函數(shù)，并且返回接受余下的參數(shù)且返回結(jié)果的新函數(shù)的技術(shù)。

然而，雖然閉包有很多用途，但也需要謹(jǐn)慎使用。因?yàn)殚]包可以保留其詞法環(huán)境，導(dǎo)致內(nèi)存消耗增加，如果不當(dāng)使用，可能會(huì)引發(fā)內(nèi)存泄露的問(wèn)題。因此，在使用閉包時(shí)，需要注意及時(shí)清理不再需要的閉包，避免造成內(nèi)存浪費(fèi)。

Lambda表達(dá)式如何實(shí)現(xiàn)函數(shù)閉包

在Java 8及之后的版本中，Lambda表達(dá)式是一種簡(jiǎn)潔、函數(shù)式編程的方法，可以創(chuàng)建只有一個(gè)抽象方法的接口（稱為函數(shù)式接口）的實(shí)例。然而，Java的Lambda表達(dá)式并不直接支持傳統(tǒng)意義上的“函數(shù)閉包”，這是因?yàn)镴ava是一種靜態(tài)類型語(yǔ)言，并且在設(shè)計(jì)之初并沒(méi)有考慮閉包的概念。

不過(guò)，Java 8引入了一些新特性，如Lambda表達(dá)式和函數(shù)式接口，這些特性在某些程度上模擬了閉包的行為。特別是，Java 8中的Function，Consumer，Predicate等接口，允許你將代碼作為參數(shù)傳遞，并允許在后續(xù)的執(zhí)行過(guò)程中引用這些代碼。

以下是一個(gè)使用Java Lambda表達(dá)式模擬函數(shù)閉包的例子：

import java.util.function.Function;

public class LambdaClosureExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 定義一個(gè)Lambda表達(dá)式，它接受一個(gè)整數(shù)并返回其平方
        Function<Integer, Integer> square = x -> x * x;

        // 使用Lambda表達(dá)式計(jì)算5的平方
        int result = square.apply(5);
        System.out.println("5的平方是: " + result);

        // 使用Lambda表達(dá)式計(jì)算10的平方
        result = square.apply(10);
        System.out.println("10的平方是: " + result);
    }
}

在這個(gè)例子中，square變量是一個(gè)Function接口的實(shí)例，它接受一個(gè)整數(shù)并返回其平方。你可以將這個(gè)Function對(duì)象傳遞給其他方法，并在后續(xù)的執(zhí)行過(guò)程中使用它。這在一定程度上模擬了函數(shù)閉包的行為，因?yàn)樗试S你在后續(xù)的執(zhí)行過(guò)程中引用和重用一段代碼。

然而，需要注意的是，盡管Java的Lambda表達(dá)式和函數(shù)式接口在某些情況下可以模擬閉包的行為，但它們并不完全等同于傳統(tǒng)意義上的閉包。在Java中，你仍然不能直接引用外部作用域的變量（除非這些變量是final的），因此Java的Lambda表達(dá)式并不支持真正的閉包語(yǔ)義。

附：關(guān)于Java閉包為什么規(guī)定局部變量是final

Java規(guī)定：閉包函數(shù)使用的局部變量必須是final或者effectively final ( 等效 final ) 的。但是，從直觀上看，即使在方法體內(nèi)改了局部變量，也不像能導(dǎo)致什么謬誤的樣子。所以，這個(gè)final的規(guī)矩讓人心生疑惑。

先po代碼（來(lái)自《On Java 8》）：

// lambda使用的局部變量必須是final或等效final...

// 基本類型
class Closure6 {
    IntSupplier makeFun(int x) {  // IntSupplier接口中只有一個(gè)方法getAsInt()，無(wú)參，返回值類型int.
        int i = 0;
        i++;
        x++;
        // return () -> x + i;  // 編譯器報(bào)錯(cuò): Variables in lambda expressions must be final or effectively final.
        						// 即：lambda表達(dá)式中的變量必須是final 或者 effectively final.
        // 不報(bào)錯(cuò)的做法：
        final int iFinal = i;  // final關(guān)鍵字在這里很多余.
        final int xFinal = x;  // 因?yàn)檫@兩個(gè)變量賦值后沒(méi)有做任何更改，是等效final的.
        return () -> xFinal + iFinal;
    }
}

// 對(duì)象引用
class Closure9 {
    Supplier<List<Integer>> makeFun() {  // Supplier接口中只有一個(gè)方法get()，無(wú)參，返回<>中類型，此處即 List<Integer>.
        List<Integer> ai = new ArrayList<>();
//        ai = new ArrayList<>(); // Reassignment
        return () -> ai;  // 若前一行不注釋, 則這里報(bào)錯(cuò).
    }
}

class Closure1 {
    int i;
    IntSupplier makeFun(int x) {
        return () -> x + i++;  // 使用類成員變量時(shí)，可以更改而不報(bào)錯(cuò)。
    }
}

這兩個(gè)報(bào)錯(cuò)展示了文章開頭的規(guī)則。那么這是為啥嘞？

我們已經(jīng)知道，一個(gè)局部變量在它的作用域之外是不存在的，那么把它放在lambda表達(dá)式里并返回至作用域外，看起來(lái)好像需要java的“特許”。
根據(jù)這個(gè)猜想，我原以為：java出于某種善意避免程序員犯錯(cuò)，所以立下了規(guī)矩，即：被lambda“捕捉”的局部變量必須是final或者"等效final"的，來(lái)避免變量被重復(fù)訪問(wèn)修改，從而導(dǎo)致confusion（混淆）。
但遺憾的是，我高估了java的“善意”了，通過(guò)RednaxelaFX大佬的解析習(xí)得：實(shí)際上java只是copy了一份value到表達(dá)式中（capture-by-value），而不是capture-by-reference（比如C#把被捕獲的局部變量“提升”（hoist）到對(duì)象里，使變量依托于對(duì)象存在），所以lambda使用的變量跟最初定義的局部變量（包括基本類型標(biāo)識(shí)符和對(duì)象引用）徹底脫鉤了。lambda表達(dá)式訪問(wèn)的只是一個(gè)副本。
而為了掩飾這種“簡(jiǎn)單粗暴”導(dǎo)致的“變量不能再次訪問(wèn)”，java干脆告訴你：“變量定義之后就別改了哈”，好像不能再次訪問(wèn)的原因僅僅是這個(gè)規(guī)定而已。但實(shí)際上由于java并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)capture-by-reference，因此對(duì)于一個(gè)離開了作用域就不復(fù)存在的局部變量，你即便想改，也改不了。所以，這個(gè)規(guī)定好像脫褲子放屁，掩耳盜鈴了。
被lambda使用的類成員變量則沒(méi)有這樣的束縛，這是因?yàn)?，（非static）成員變量只依賴于對(duì)象存在。而這個(gè)對(duì)象以一種看不見的“this”方式存在于lambda表達(dá)式的參數(shù)列表中，所以垃圾回收器不會(huì)去傷害這個(gè)對(duì)象（這個(gè)原則對(duì)普通函數(shù)同樣適用）。故，類成員變量不需要被主動(dòng)capture（捕獲），這也印證了代碼在Closure1處為何不報(bào)錯(cuò)，因?yàn)樽兞?i 始終有參數(shù)中隱含的this對(duì)象可以依賴。