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java8 lambda表示式例子

Java 8 剛於幾周前釋出,日期是2014年3月18日,這次開創性的釋出在Java社群引發了不少討論,並讓大家感到激動。特性之一便是隨同釋出的lambda表示式,它將允許我們將行為傳到函式裡。在Java 8之前,如果想將行為傳入函式,僅有的選擇就是匿名類,需要6行程式碼。而定義行為最重要的那行程式碼,卻混在中間不夠突出。Lambda表示式取代了匿名類,取消了模板,允許用函式式風格編寫程式碼。這樣有時可讀性更好,表達更清晰。在Java生態系統中,函式式表達與對面向物件的全面支援是個激動人心的進步。將進一步促進並行第三方庫的發展,充分利用多核CPU。儘管業界需要時間來消化Java 8,但我認為任何嚴謹的Java開發者都不應忽視此次Java釋出的核心特性,即lambda表示式、函式式介面、流API、預設方法和新的Date以及Time API。作為開發人員,我發現學習和掌握lambda表示式的最佳方法就是勇於嘗試,儘可能多練習lambda表示式例子。鑑於受Java 8釋出的影響最大的是Java集合框架(Java Collections framework),所以最好練習流API和lambda表示式,用於對列表(Lists)和集合(Collections)資料進行提取、過濾和排序。我一直在進行關於Java 8的寫作,過去也曾分享過一些資源來幫助大家

掌握Java 8。本文分享在程式碼中最有用的10個lambda表示式的使用方法,這些例子都短小精悍,將幫助你快速學會lambda表示式。

Java 8 lambda表示式示例

我個人對Java 8釋出非常激動,尤其是lambda表示式和流API。越來越多的瞭解它們,我能寫出更乾淨的程式碼。雖然一開始並不是這樣。第一次看到用lambda表示式寫出來的Java程式碼時,我對這種神祕的語法感到非常失望,認為它們把Java搞得不可讀,但我錯了。花了一天時間做了一些lambda表示式和流API示例的練習後,我開心的看到了更清晰的Java程式碼。這有點像學習泛型,第一次見的時候我很討厭它。我甚至繼續使用老版Java 1.4來處理集合,直到有一天,朋友跟我介紹了使用泛型的好處(才意識到它的好處)。所以基本立場就是,不要畏懼lambda表示式以及方法引用的神祕語法,做幾次練習,從集合類中提取、過濾資料之後,你就會喜歡上它。下面讓我們開啟學習Java 8 lambda表示式的學習之旅吧,首先從簡單例子開始。

例1、用lambda表示式實現Runnable

我開始使用Java 8時,首先做的就是使用lambda表示式替換匿名類,而實現Runnable介面是匿名類的最好示例。看一下Java 8之前的runnable實現方法,需要4行程式碼,而使用lambda表示式只需要一行程式碼。我們在這裡做了什麼呢?那就是用() -> {}程式碼塊替代了整個匿名類

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// Java 8之前:

new Thread(new Runnable() {

@Override

public

void run() {

System.out.println("Before Java8, too much code for too little to do");

}

}).start();

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//Java 8方式:

new Thread( () -> System.out.println("In Java8, Lambda expression rocks !!") ).start();

輸出:

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too much code, for too little to do

Lambda expression rocks !!

這個例子向我們展示了Java 8 lambda表示式的語法。你可以使用lambda寫出如下程式碼:

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(params) -> expression

(params) -> statement

(params) -> { statements }

例如,如果你的方法不對引數進行修改、重寫,只是在控制檯列印點東西的話,那麼可以這樣寫:

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() -> System.out.println("Hello Lambda Expressions");

如果你的方法接收兩個引數,那麼可以寫成如下這樣:

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(int even, int odd) -> even + odd

順便提一句,通常都會把lambda表示式內部變數的名字起得短一些。這樣能使程式碼更簡短,放在同一行。所以,在上述程式碼中,變數名選用a、b或者x、y會比even、odd要好。

例2、使用Java 8 lambda表示式進行事件處理

如果你用過Swing API程式設計,你就會記得怎樣寫事件監聽程式碼。這又是一箇舊版本簡單匿名類的經典用例,但現在可以不這樣了。你可以用lambda表示式寫出更好的事件監聽程式碼,如下所示:

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// Java 8之前:

JButton show =  new JButton("Show");

show.addActionListener(new ActionListener() {

@Override

public void actionPerformed(ActionEvent e) {

System.out.println("Event handling without lambda expression is boring");

}

});

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// Java 8方式:

show.addActionListener((e) -> {

System.out.println("Light, Camera, Action !! Lambda expressions Rocks");

});

Java開發者經常使用匿名類的另一個地方是為 Collections.sort() 定製 Comparator。在Java 8中,你可以用更可讀的lambda表示式換掉醜陋的匿名類。我把這個留做練習,應該不難,可以按照我在使用lambda表示式實現 Runnable 和 ActionListener 的過程中的套路來做。

例3、使用lambda表示式對列表進行迭代

如果你使過幾年Java,你就知道針對集合類,最常見的操作就是進行迭代,並將業務邏輯應用於各個元素,例如處理訂單、交易和事件的列表。由於Java是命令式語言,Java 8之前的所有迴圈程式碼都是順序的,即可以對其元素進行並行化處理。如果你想做並行過濾,就需要自己寫程式碼,這並不是那麼容易。通過引入lambda表示式和預設方法,將做什麼和怎麼做的問題分開了,這意味著Java集合現在知道怎樣做迭代,並可以在API層面對集合元素進行並行處理。下面的例子裡,我將介紹如何在使用lambda或不使用lambda表示式的情況下迭代列表。你可以看到列表現在有了一個 forEach()  方法,它可以迭代所有物件,並將你的lambda程式碼應用在其中。

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// Java 8之前:

List features = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");

for (String feature : features) {

System.out.println(feature);

}

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// Java 8之後:

List features = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");

features.forEach(n -> System.out.println(n));

// 使用Java 8的方法引用更方便,方法引用由::雙冒號操作符標示,

// 看起來像C++的作用域解析運算子

features.forEach(System.out::println);

輸出:

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Lambdas

Default Method

Stream API

Date and Time API

列表迴圈的最後一個例子展示瞭如何在Java 8中使用方法引用(method reference)。你可以看到C++裡面的雙冒號、範圍解析操作符現在在Java 8中用來表示方法引用。

例4、使用lambda表示式和函式式介面Predicate

除了在語言層面支援函數語言程式設計風格,Java 8也添加了一個包,叫做 java.util.function。它包含了很多類,用來支援Java的函數語言程式設計。其中一個便是Predicate,使用 java.util.function.Predicate 函式式介面以及lambda表示式,可以向API方法新增邏輯,用更少的程式碼支援更多的動態行為。下面是Java 8 Predicate 的例子,展示了過濾集合資料的多種常用方法。Predicate介面非常適用於做過濾。

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public static void main(args[]){

List languages = Arrays.asList("Java", "Scala", "C++", "Haskell", "Lisp");

System.out.println("Languages which starts with J :");

filter(languages, (str)->str.startsWith("J"));

System.out.println("Languages which ends with a ");

filter(languages, (str)->str.endsWith("a"));

System.out.println("Print all languages :");

filter(languages, (str)->true);

System.out.println("Print no language : ");

filter(languages, (str)->false);

System.out.println("Print language whose length greater than 4:");

filter(languages, (str)->str.length() > 4);

}

public static void filter(List names, Predicate condition) {

for(String name: names)  {

if(condition.test(name)) {

System.out.println(name + " ");

}

}

}

輸出:

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Languages which starts with J :

Java

Languages which ends with a

Java

Scala

Print all languages :

Java

Scala

C++

Haskell

Lisp

Print no language :

Print language whose length greater than 4:

Scala

Haskell

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// 更好的辦法

public static void filter(List names, Predicate condition) {

names.stream().filter((name) -> (condition.test(name))).forEach((name) -> {

System.out.println(name + " ");

});

}

可以看到,Stream API的過濾方法也接受一個Predicate,這意味著可以將我們定製的 filter() 方法替換成寫在裡面的內聯程式碼,這就是lambda表示式的魔力。另外,Predicate介面也允許進行多重條件的測試,下個例子將要講到。

例5、如何在lambda表示式中加入Predicate

上個例子說到,java.util.function.Predicate 允許將兩個或更多的 Predicate 合成一個。它提供類似於邏輯操作符AND和OR的方法,名字叫做and()、or()和xor(),用於將傳入 filter() 方法的條件合併起來。例如,要得到所有以J開始,長度為四個字母的語言,可以定義兩個獨立的 Predicate 示例分別表示每一個條件,然後用 Predicate.and() 方法將它們合併起來,如下所示:

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// 甚至可以用and()、or()和xor()邏輯函式來合併Predicate,

// 例如要找到所有以J開始,長度為四個字母的名字,你可以合併兩個Predicate並傳入

Predicate<String> startsWithJ = (n) -> n.startsWith("J");

Predicate<String> fourLetterLong = (n) -> n.length() == 4;

names.stream()

.filter(startsWithJ.and(fourLetterLong))

.forEach((n) -> System.out.print("nName, which starts with 'J' and four letter long is : " + n));

類似地,也可以使用 or() 和 xor() 方法。本例著重介紹瞭如下要點:可按需要將 Predicate 作為單獨條件然後將其合併起來使用。簡而言之,你可以以傳統Java命令方式使用 Predicate 介面,也可以充分利用lambda表示式達到事半功倍的效果。

例6、Java 8中使用lambda表示式的Map和Reduce示例

本例介紹最廣為人知的函數語言程式設計概念map。它允許你將物件進行轉換。例如在本例中,我們將 costBeforeTax 列表的每個元素轉換成為稅後的值。我們將 x -> x*x lambda表示式傳到 map() 方法,後者將其應用到流中的每一個元素。然後用 forEach() 將列表元素打印出來。使用流API的收集器類,可以得到所有含稅的開銷。有 toList() 這樣的方法將 map 或任何其他操作的結果合併起來。由於收集器在流上做終端操作,因此之後便不能重用流了。你甚至可以用流API的 reduce() 方法將所有數字合成一個,下一個例子將會講到。

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// 不使用lambda表示式為每個訂單加上12%的稅

List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);

for (Integer cost : costBeforeTax) {

double price = cost + .12*cost;

System.out.println(price);

}

// 使用lambda表示式

List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);

costBeforeTax.stream().map((cost) -> cost + .12*cost).forEach(System.out::println);

輸出:

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112.0

224.0

336.0

448.0

560.0

112.0

224.0

336.0

448.0

560.0

例6.2、Java 8中使用lambda表示式的Map和Reduce示例

在上個例子中,可以看到map將集合類(例如列表)元素進行轉換的。還有一個 reduce() 函式可以將所有值合併成一個。Map和Reduce操作是函數語言程式設計的核心操作,因為其功能,reduce 又被稱為摺疊操作。另外,reduce 並不是一個新的操作,你有可能已經在使用它。SQL中類似 sum()、avg() 或者 count() 的聚集函式,實際上就是 reduce 操作,因為它們接收多個值並返回一個值。流API定義的 reduceh() 函式可以接受lambda表示式,並對所有值進行合併。IntStream這樣的類有類似 average()、count()、sum() 的內建方法來做 reduce 操作,也有mapToLong()、mapToDouble() 方法來做轉換。這並不會限制你,你可以用內建方法,也可以自己定義。在這個Java 8的Map Reduce示例裡,我們首先對所有價格應用 12% 的VAT,然後用 reduce() 方法計算總和。

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// 為每個訂單加上12%的稅

// 老方法:

List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);

double total = 0;

for (Integer cost : costBeforeTax) {

double price = cost + .12*cost;

total = total + price;

}

System.out.println("Total : " + total);

// 新方法:

List costBeforeTax = Arrays.asList(100, 200, 300, 400, 500);

double bill = costBeforeTax.stream().map((cost) -> cost + .12*cost).reduce((sum, cost) -> sum + cost).get();

System.out.println("Total : " + bill);

輸出:

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Total : 1680.0

Total : 1680.0

例7、通過過濾建立一個String列表

過濾是Java開發者在大規模集合上的一個常用操作,而現在使用lambda表示式和流API過濾大規模資料集合是驚人的簡單。流提供了一個 filter() 方法,接受一個 Predicate 物件,即可以傳入一個lambda表示式作為過濾邏輯。下面的例子是用lambda表示式過濾Java集合,將幫助理解。

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// 建立一個字串列表,每個字串長度大於2

List<String> filtered = strList.stream().filter(x -> x.length()> 2).collect(Collectors.toList());

System.out.printf("Original List : %s, filtered list : %s %n", strList, filtered);

輸出:

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Original List : [abc, , bcd, , defg, jk], filtered list : [abc, bcd, defg]

另外,關於 filter() 方法有個常見誤解。在現實生活中,做過濾的時候,通常會丟棄部分,但使用filter()方法則是獲得一個新的列表,且其每個元素符合過濾原則。

例8、對列表的每個元素應用函式

我們通常需要對列表的每個元素使用某個函式,例如逐一乘以某個數、除以某個數或者做其它操作。這些操作都很適合用 map() 方法,可以將轉換邏輯以lambda表示式的形式放在 map() 方法裡,就可以對集合的各個元素進行轉換了,如下所示。

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// 將字串換成大寫並用逗號連結起來

List<String> G7 = Arrays.asList("USA", "Japan", "France", "Germany", "Italy", "U.K.","Canada");

String G7Countries = G7.stream().map(x -> x.toUpperCase()).collect(Collectors.joining(", "));

System.out.println(G7Countries);

輸出:

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USA, JAPAN, FRANCE, GERMANY, ITALY, U.K., CANADA

例9、複製不同的值,建立一個子列表

本例展示瞭如何利用流的 distinct() 方法來對集合進行去重。

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// 用所有不同的數字建立一個正方形列表

List<Integer> numbers = Arrays.asList(9, 10, 3, 4, 7, 3, 4);

List<Integer> distinct = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());

System.out.printf("Original List : %s,  Square Without duplicates : %s %n", numbers, distinct);

輸出:

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Original List : [9, 10, 3, 4, 7, 3, 4],  Square Without duplicates : [81, 100, 9, 16, 49]

例10、計算集合元素的最大值、最小值、總和以及平均值

IntStream、LongStream 和 DoubleStream 等流的類中,有個非常有用的方法叫做 summaryStatistics() 。可以返回 IntSummaryStatistics、LongSummaryStatistics 或者 DoubleSummaryStatistic s,描述流中元素的各種摘要資料。在本例中,我們用這個方法來計算列表的最大值和最小值。它也有 getSum() 和 getAverage() 方法來獲得列表的所有元素的總和及平均值。

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//獲取數字的個數、最小值、最大值、總和以及平均值

List<Integer> primes = Arrays.asList(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29);

IntSummaryStatistics stats = primes.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();

System.out.println("Highest prime number in List : " + stats.getMax());

System.out.println("Lowest prime number in List : " + stats.getMin());

System.out.println("Sum of all prime numbers : " + stats.getSum());

System.out.println("Average of all prime numbers : " + stats.getAverage());

輸出:

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Highest prime number in List : 29

Lowest prime number in List : 2

Sum of all prime numbers : 129

Average of all prime numbers : 12.9

Lambda表示式 vs 匿名類

既然lambda表示式即將正式取代Java程式碼中的匿名內部類,那麼有必要對二者做一個比較分析。一個關鍵的不同點就是關鍵字 this。匿名類的 this 關鍵字指向匿名類,而lambda表示式的 this 關鍵字指向包圍lambda表示式的類。另一個不同點是二者的編譯方式。Java編譯器將lambda表示式編譯成類的私有方法。使用了Java 7的 invokedynamic 位元組碼指令來動態繫結這個方法。

Java 8 Lambda表示式要點

10個Java lambda表示式、流API示例

到目前為止我們看到了Java 8的10個lambda表示式,這對於新手來說是個合適的任務量,你可能需要親自執行示例程式以便掌握。試著修改要求建立自己的例子,達到快速學習的目的。我還想建議大家使用Netbeans IDE來練習lambda表示式,它對Java 8支援良好。當把程式碼轉換成函式式的時候,Netbeans會及時給你提示。只需跟著Netbeans的提示,就能很容易地把匿名類轉換成lambda表示式。此外,如果你喜歡閱讀,那麼記得看一下Java 8的lambdas,實用函數語言程式設計這本書(Java 8 Lambdas, pragmatic functional programming),作者是Richard Warburton,或者也可以看看Manning的Java 8實戰(Java 8 in Action),這本書雖然還沒出版,但我猜線上有第一章的免費pdf。不過,在你開始忙其它事情之前,先回顧一下Java 8的lambda表示式、預設方法和函式式介面的重點知識。

1)lambda表示式僅能放入如下程式碼:預定義使用了 @Functional 註釋的函式式介面,自帶一個抽象函式的方法,或者SAM(Single Abstract Method 單個抽象方法)型別。這些稱為lambda表示式的目標型別,可以用作返回型別,或lambda目的碼的引數。例如,若一個方法接收Runnable、Comparable或者 Callable 介面,都有單個抽象方法,可以傳入lambda表示式。類似的,如果一個方法接受聲明於 java.util.function 包內的介面,例如 Predicate、Function、Consumer 或 Supplier,那麼可以向其傳lambda表示式。

2)lambda表示式內可以使用方法引用,僅當該方法不修改lambda表示式提供的引數。本例中的lambda表示式可以換為方法引用,因為這僅是一個引數相同的簡單方法呼叫。

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list.forEach(n -> System.out.println(n));

list.forEach(System.out::println);  // 使用方法引用

然而,若對引數有任何修改,則不能使用方法引用,而需鍵入完整地lambda表示式,如下所示:

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list.forEach((String s) -> System.out.println("*" + s + "*"));

事實上,可以省略這裡的lambda引數的型別宣告,編譯器可以從列表的類屬性推測出來。

3)lambda內部可以使用靜態、非靜態和區域性變數,這稱為lambda內的變數捕獲。

4)Lambda表示式在Java中又稱為閉包或匿名函式,所以如果有同事把它叫閉包的時候,不用驚訝。

5)Lambda方法在編譯器內部被翻譯成私有方法,並派發 invokedynamic 位元組碼指令來進行呼叫。可以使用JDK中的 javap 工具來反編譯class檔案。使用 javap -p 或 javap -c -v 命令來看一看lambda表示式生成的位元組碼。大致應該長這樣:

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private static java.lang.Object lambda$0(java.lang.String);

6)lambda表示式有個限制,那就是隻能引用 final 或 final 區域性變數,這就是說不能在lambda內部修改定義在域外的變數。

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List<Integer> primes = Arrays.asList(new Integer[]{2, 3,5,7});

int factor = 2;

primes.forEach(element -> { factor++; });

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Compile time error : "local variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final"

另外,只是訪問它而不作修改是可以的,如下所示:

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List<Integer> primes = Arrays.asList(new Integer[]{2, 3,5,7});

int factor = 2;

primes.forEach(element -> { System.out.println(factor*element); });

輸出:

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因此,它看起來更像不可變閉包,類似於Python。

以上就是Java 8的lambda表示式的全部10個例子。此次修改將成為Java史上最大的一次,將深遠影響未來Java開發者使用集合框架的方式。我想規模最相似的一次修改就是Java 5的釋出了,它帶來了很多優點,提升了程式碼質量,例如:泛型、列舉、自動裝箱(Autoboxing)、靜態匯入、併發API和變數引數。上述特性使得Java程式碼更加清晰,我想lambda表示式也將進一步改進它。我在期待著開發並行第三方庫,這可以使高效能應用變得更容易寫。

一些小例子:

1. //找出list中最大、最小、平均數、總和等   IntSummaryStatistics LongSummaryStatistics DoubleSummaryStatistics
List<Integer> primes = Arrays.asList(2,3, 5,7, 11,13, 17,19, 23,29);
IntSummaryStatistics stats = primes.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
stats.getAverage();
2. //過濾、匯聚:filter collect
List<Integer> primes1 = Arrays.asList(2,3, 5,7, 11,13, 17,19, 23,23);
Set<Integer> integers= primes1.stream().filter(a->a>10).collect(Collectors.toSet());