初探 Java8 新特性之 lambda 表达式

Java8 带有 Lambda 表达式的预览版的 JDK 已经放出来了(地址在最下面),新特性有以下四个:

  1. Lambda 表达式(或称之为“闭包”或者“匿名函数”)

  2. 扩展的目标类型

  3. 方法和构造器引用

  4. 接口默认方法

本文先介绍一下 Java8 中很值得期待的 Lambda 表达式,Lambda 表达式,等同于大多说动态语言中常见的闭包、匿名函数的概念。其实这个概念并不是多么新鲜的技术,在 C 语言中的概念类似于一个函数指针,这个指针可以作为一个参数传递到另外一个函数中。由于 Java 是相对较为面向对象的语言,一个 Java 对象中可以包含属性和方法(函数),方法(函数)不能孤立于对象单独存在。这样就产生了一个问题,有时候需要把一个方法(函数)作为参数传到另外一个方法中的时候(比如回调功能),就需要创建一个包含这个方法的接口,传递的时候传递这个接口的实现类,一般是用匿名内部类的方式来。如下面代码,首先创建一个 Runnable 的接口,在构造 Thread 时,创建一个 Runnable 的匿名内部类作为参数:

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new Thread(new Runnable() {  
public void run() {
System.out.println("hello");
}
}).start();
类似这种情况的还有 swing 中 button 等控件的监听器,如下面代码所示,创建该接口的一个匿名内部类实例作为参数传递到 button 的 addActionListener 方法中。
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public interface ActionListener {   
void actionPerformed(ActionEvent e);
}

button.addActionListener(new ActionListener() {
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
ui.dazzle(e.getModifiers());
}
});

这样的代码的缺点是有代码笨重,可读性差,不能引用外面的非 final 的变量等。lambda 表达式就是为了解决这类问题而诞生的。

在介绍 Java8 中的 Lambda 表达式之前,首先介绍一个概念叫“函数式接口”(functional interfaces)。对于任意一个 Java 接口,如果接口中只定义了唯一一个方法,那么这个接口就称之为“函数式接口”。比如 JDK 中的 ActionListener、Runnable、Comparator 等接口。

先来看一下 Java8 中的 lambda 表达式的使用示例:

创建一个线程:

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new Thread(() -> {System.out.println("hello");}).start();

可以看到这段代码比上面创建线程的代码精简了很多,也有很好的可读性。 () -> {System.out.println(“hello”);} 就是传说中的 lambda 表达式,等同于上面的 new Runnable(),lambda 大体分为 3 部分:

1. 最前面的部分是一对括号,里面是参数,这里无参数,就是一对空括号

2. 中间的是 -> ,用来分割参数和 body 部分

3. 是 body 部分,可以是一个表达式或者一个语句块。如果是一个表达式,表达式的值会被作为返回值返回;如果是语句块,需要用 return 语句指定返回值。如下面这个 lambda 表达式接受一个整形的参数 a,返回 a 的平方

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(int a) -> a^2   
// 等同于
(int a) -> {return a^2;}
继续看更多的例子:
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(int x, int y) -> x + y  

() -> 42

(String s) -> { System.out.println(s); }
创建一个 FileFilter,文件过滤器:
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FileFilter java = (File f) -> f.getName().endsWith(".java")

创建一个线程:

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new Thread(() -> {  
//do sth here...
}).start()

创建一个 Callable:

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Callable<String> c = () -> "done";

而且 lambda 表达式可以赋值给一个变量:

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Comparator<String> c;  
c = (String s1, String s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2);
当然还可以作为方法的返回值:
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public Runnable toDoLater() {  
return () -> {
System.out.println("later");
};
}
从上面可以看到,一个 lambda 表达式被作为一个接口类型对待,具体对应哪个接口,编译器会根据上下文环境推断出来,如下面的 lambda 表达式就表示一个 ActionListener.
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ActionListener l = (ActionEvent e) -> ui.dazzle(e.getModifiers());
这有可能会造成一个表达式在不同的上下文中被作为不同的类型,如下面的这种情况,尽管两个表达式是相同的,上面的表达式被推断为 Callable 的类型,下面的会被推断为 PrivilegedAction 类型。
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Callable<String> c = () -> "done";  
PrivilegedAction<String> a = () -> "done";
那么编译器是根据哪些因为决定一个表达式的类型呢?

如果一个表达式被推断为是 T 类型的,需要满足以下 4 个条件:

  1. T 是函数式接口类型(只声明唯一一个方法)
  2. 表达式和 T 中声明的方法的参数个数一致,参数类型也一致
  3. 表达式和 T 中声明的方法的返回值类型一致
  4. 表达式和 T 中声明的方法抛出的异常一致 有了这个准则,上面的疑问就迎刃而解了

参考:

1.State of the Lambda

2.Java8 带有 Lambda 表达式版本的 JDK 下载地址