jdk8新特性----Lambda表达式

一、介绍

1、简介

Java的Lambda表达式是Java 8引入的一个特性，它支持函数式编程，允许将函数作为方法的参数或返回值，从而简化了匿名内部类的使用，并提供了对并行编程的更好支持。

可以将Lambda表达式理解为一个匿名函数； Lambda表达式允许将一个函数作为另外一个函数的参数；我们可以把 Lambda 表达式理解为是一段可以传递的代码（将代码作为实参）,也可以理解为函数式编程，将一个函数作为参数进行传递。

2、优点

Lambda表达式的主要优势包括：

简化匿名内部类的使用，使代码更加简洁明了。
支持函数式编程，允许函数作为第一类对象进行传递和操作。
促进并行编程，因为函数式编程中的纯函数天然具备无副作用的特性，使得在并行编程中更容易实现可靠的多线程和并行处理。

3、用途

Lambda表达式主要用于函数式接口，即只包含一个抽象方法的接口，可以使用@FunctionalInterface注解进行标识。常用场景有：

创建Runnable实例：Runnable runnable = () -> {System.out.println("Hello, Lambda!");};
实现Consumer接口：numbers.forEach(n -> System.out.println(n));
实现Predicate接口：filteredNames = names.stream().filter(name -> name.length() > 5).collect(Collectors.toList());
创建线程：new Thread(() -> System.out.println("haha")).start();

二、语法与使用

1、基本语法

([Lambda参数列表，即形参列表]) -> {Lambda体，即方法体}

如果主体只有一行代码可以更简化，去掉{}：

(parameters) -> expression

（1）Lambda 表达式关注的是接口中方法的返回值和参数，方法名不重要
（2）使用 "->"将参数和实现逻辑分离；

( ) 中的部分是需要传入Lambda体中的参数，参数可以是任意合法的Java参数列表，可以为空或包含一个或多个参数；

{ } 中部分，接收来自 ( ) 中的参数，完成一定的功能。Lambda主体可以是一个表达式，也可以是一个代码块。如果主体是一个表达式，它将直接返回该表达式的结果。如果主体是一个代码块，它将按照常规的Java语法执行，并且您可能需要使用return语句来返回值。
（3）只有函数式接口的变量或者是函数式接口，才能够赋值为Lambda表达式。这个接口中，可以有默认方法，或者是静态方法。

2、使用条件

lambda表达式和方法引用使用前提：函数式接口
（1）@FunctionalInterface 语法格式严格要求当前接口有且只能有一个尚未完成的缺省属性为 public abstract 修饰方法。Lambda表达式的使用前提是存在一个接口，该接口中有且只有一个抽象方法。在主方法中可以通过创建接口的匿名内部类或使用Lambda表达式来调用该接口的方法。
（2）函数式接口一般用于方法的增强，直接作为方法的参数，实现函数式编程。只有函数式接口的变量或者是函数式接口，才能够赋值为Lambda表达式。这个接口中，可以有默认方法，或者是静态方法。

3、四种lambda表达式

（1）无参数无返回值

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

如：

//接口设计
@FunctionalInterface
interface A {void 方法名真的没有用();
}
//方法设计
public static void testLambda(A a) {a.方法名真的没有用();
}
//代码实现
public static void main(String[] args) {//1.匿名内部类方法//接口无法实例化，这里实例化的是 A 接口的实现类对象(该方法在jdk1.8以后被lambda表达式完虐)testLambda(new A() {//缺省属性为abstract，需要重写@Overridepublic void 方法名真的没有用() {System.out.println("无参数返回值 匿名内部类对象方法实现");}});/*2. Lambda 表达式实现【分析】void 方法名真的没有用();接口方法【返回值类型】 void，无返回值接口方法【参数】 无参数*/testLambda(() -> {System.out.println("Lambda 表达式初体验");});//Lambda 表达式有且只有一行代码，可以省略大括号testLambda(() -> System.out.println("Lambda 表达式初体验"));

（2）无参数有返回值

(x, y) -> System.out.println(x + y);(x, y) -> {int sum = x + y;System.out.println("Sum: " + sum);return sum;
}

//接口设计
@FunctionalInterface
interface Supplier<T> {/*** 无参数有返回值方法，泛型约束的是接口对应的返回值数据类型，要求按照泛型约束返回对应的数据内容** @return 返回一个数据，符合泛型约束*/T get();
}
/** 当前方法要求返回一个字符串数据内容*/
public static String testLambda(Supplier<String> s) {return s.get();
}
public static void main(String[] args) {/*【分析】T get(); ==> 泛型约束为 String ==> String get();接口方法【返回值类型】 String接口方法【参数】 无参数Lambda 格式：() -> {必须返回一个 String 类型}*/String s1 = testLambda(() -> {return "这里也是一个字符串";});System.out.println(s1);/*Lambda 优化，只要 -> 之后是一个 字符串数据内容就可以满足当前 Lambda 所需可以省略 return ，前提是当前 Lambda 有且只有一行代码*/String s2 = testLambda(() -> "这里也是一个字符串");System.out.println(s2);/*Lambda 内部使用使用方法局部变量*/String str = "name=王小明&age=23&country=中国";String s3 = testLambda(() -> {// str 是当前 main 方法局部变量，Lambda 内部可以直接使用String[] split = str.split("&");return split[0];});System.out.println(s3);//返回王小明
}

（3）有参数无返回值

@FunctionalInterface
interface Consumer<T> {/*** 消费者接口，数据最终处理接口，数据处理终止方法接口，对应的方法要求方法有参数无返回值** @param t 泛型数据数据类型 T ，支持任意类型，在接口约束之后，要求符合数据类型一致化要求*/void accept(T t);
}
/*** 有参数无返回 Lambda 测试方法，方法参数是 String 类型和针对于 String 类型* 进行数据处理的 Consumer 接口，Consumer 接口可以传入实现类对象和 Lambda 表达式** @param str    目标处理的 String 字符串数据* @param handle 已经约束为处理 String 类型数据的 Consumer 接口处理器*/
public static void testLambda(String str, Consumer<String> handle) {handle.accept(str);
}
public static void main(String[] args) {/*1、匿名内部类 Low*/testLambda("孟州市炒面第一名", new Consumer<String>() {@Overridepublic void accept(String t) {System.out.println(t);}});/*2. Lambda 表达式【分析】void accept(T t); ==> 泛型约束为 String ==> void accept(String t);接口方法【返回值】 void接口方法【参数】 1 个参数，String 类型Lambda 格式Lambda 小括号中的临时变量名称，没有数据类型体现，需要【联想】目标方法数据类型只按照参数的个数定义临时小变量(s) -> {大括号中无需返回值类型}Lambda 表达式临时变量 s 对应的数据类型为 String 类型 【联想可得】*/testLambda("lambda表达式需要联想！！！", (s) -> {System.out.println(Arrays.toString(s.toCharArray()));});/*Lambda 优化1. 代码块有且只有一行，可以省略大括号2. 小括号中有且只有一个 参数，可以省略小括号【注意】Lambda 承担的角色是一个针对于 String 字符串的处理器*/testLambda("lambda表达式需要联想！！！", s -> System.out.println(Arrays.toString(s.toCharArray())));
}

（4）有参数有返回值

4、方法引用（拓展）：

当Lambda表达式满足某种条件的时候，使用方法引用，可以再次简化代码。

（1）构造引用

当Lambda表达式是通过new一个对象来完成的，那么可以使用构造引用。

import java.util.function.Supplier;
public class TestLambda {public static void main(String[] args) {
//        Supplier<Student> s = () -> new Student();Supplier<Student> s = Student::new;}//实际过程：将new Student()赋值给了Supplier这个函数式接口中的那个抽象方法
}

（2）类名::实例方法

Lambda表达式的的Lambda体也是通过一个对象的方法完成，但是调用方法的对象是Lambda表达式的参数列表中的一个，剩下的参数正好是给这个方法的实参。

import java.util.TreeSet;
public class TestLambda {public static void main(String[] args) {TreeSet<String> set = new TreeSet<>((s1,s2) -> s1.compareTo(s2));
}

（3）对象::实例方法

*/ //类名::实例方法TreeSet<String> set = new TreeSet<>(String::compareTo);set.add("Hello");set.add("isea_you");// set.forEach(t -> System.out.println(t));//Hello \n isea_youset.forEach(System.out::println);//（1）对象::实例方法,Lambda表达式的(形参列表)与实例方法的(实参列表)类型，个数是对应}
}

（4）类名::静态方法

package com.isea.java;
import java.util.stream.Stream;
public class TestLambda {public static void main(String[] args) {
//        Stream<Double> stream = Stream.generate(() -> Math.random());
//        类名::静态方法, Lambda表达式的(形参列表)与实例方法的(实参列表)类型，个数是对应Stream<Double> stream = Stream.generate(Math::random);stream.forEach(System.out::println);}
}

5、变量捕获

5.1、匿名内部类的变量捕获

在Java中，匿名内部类可以捕获外部变量，即在匿名内部类中引用并访问外部作用域的变量。这种行为称为变量捕获（Variable Capturing）。在匿名内部类中，可以捕获以下类型的变量：

（1）实例变量（Instance Variables）：如果匿名内部类位于一个实例方法中，它可以捕获并访问该实例的实例变量。

（2）静态变量（Static Variables）：匿名内部类可以捕获并访问包含它的类的静态变量。

（3）方法参数（Method Parameters）：匿名内部类可以捕获并访问包含它的方法的参数。

（4）本地变量（Local Variables）：匿名内部类可以捕获并访问声明为final的本地变量。从Java 8开始，final关键字可以省略，但该变量实际上必须是最终的（即不可修改）。

当匿名内部类捕获变量时，它们实际上是在生成的字节码中创建了一个对该变量的副本。这意味着即使在外部作用域中的变量发生改变，匿名内部类中捕获的变量仍然保持其最初的值。demo：

public class OuterClass {private int instanceVariable = 10;private static int staticVariable = 20;public void method() {final int localVar = 30; // 或者直接使用 Java 8+ 的隐式 finalRunnable runnable = new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("Instance variable: " + instanceVariable);System.out.println("Static variable: " + staticVariable);System.out.println("Local variable: " + localVar);}};runnable.run();}
}

5.2、Lambda表达式的变量捕获

在Lambda表达式中，同样可以捕获外部作用域的变量。Lambda表达式可以捕获以下类型的变量：

（1）实例变量（Instance Variables）：Lambda表达式可以捕获并访问包含它的实例的实例变量。

（2）静态变量（Static Variables）：Lambda表达式可以捕获并访问包含它的类的静态变量。

（3）方法参数（Method Parameters）：Lambda表达式可以捕获并访问包含它的方法的参数。

（4）本地变量（Local Variables）：Lambda表达式可以捕获并访问声明为final的本地变量。从Java 8开始，final关键字可以省略，但该变量实际上必须是最终的（即不可修改）。

与匿名内部类不同，Lambda表达式不会创建对变量的副本，而是直接访问变量本身。这意味着在Lambda表达式中捕获的变量在外部作用域中发生的改变也会在Lambda表达式中反映出来。demo:

public class LambdaVariableCapture {private int instanceVariable = 10;private static int staticVariable = 20;public void method() {int localVar = 30;// Lambda表达式捕获外部变量Runnable runnable = () -> {System.out.println("Instance variable: " + instanceVariable);System.out.println("Static variable: " + staticVariable);System.out.println("Local variable: " + localVar);};runnable.run();}
}

`三、使用场景`

`1、在集合中的使用`

Lambda表达式在Collection接口中的使用主要涉及对集合进行迭代、筛选和转换等操作。在Java 8及以上的版本中，Collection接口增加了一些默认方法，例如forEach()、removeIf()和stream()等，使得使用Lambda表达式更加方便。

1.1、Collection接口

（1）迭代

    List<String> stringList = Arrays.asList("apppe","organge","banana");// 原来的方式for (String s : stringList) {System.out.println(s);}// lambda 表达式stringList.forEach(s->{System.out.println(s);});

（2）筛选

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);numbers.removeIf(n -> n % 2 == 0);

（3）转换

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");List<Integer> nameLengths = names.stream().map(name -> name.length()).collect(Collectors.toList());

（4）获取集合流：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);Stream<Integer> stream = numbers.stream();

（5）使用`filter()`筛选集合元素：

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");List<String> filteredNames = names.stream().filter(name -> name.startsWith("A")).collect(Collectors.toList());

1.2、 List接口

（1）遍历

List<String> fruits = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange");fruits.forEach(fruit -> System.out.println(fruit));

（2）过滤

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);List<Integer> evenNumbers = numbers.stream().filter(number -> number % 2 == 0).collect(Collectors.toList());

（3）映射

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");List<Integer> nameLengths = names.stream().map(name -> name.length()).collect(Collectors.toList());

（4）查找

List<String> fruits = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange");Optional<String> foundFruit = fruits.stream().filter(fruit -> fruit.startsWith("B")).findFirst();

（5）排序

List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 2, 8, 1, 6, 3, 9, 4, 7, 10);List<Integer> sortedNumbers = numbers.stream().sorted().collect(Collectors.toList());

1.3、Map接口

（1）迭代Map的键值对：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 25);
map.put("Bob", 30);
map.put("Charlie", 35);map.forEach((key, value) -> System.out.println(key + ": " + value));

（2）遍历Map的键或值：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 25);
map.put("Bob", 30);
map.put("Charlie", 35);map.keySet().forEach(key -> System.out.println(key));
map.values().forEach(value -> System.out.println(value));

（3）使用Stream过滤Map的键值对：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 25);
map.put("Bob", 30);
map.put("Charlie", 35);Map<String, Integer> filteredMap = map.entrySet().stream().filter(entry -> entry.getValue() > 30).collect(Collectors.toMap(Map.Entry::getKey, Map.Entry::getValue));

（4）对Map的值进行映射：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 25);
map.put("Bob", 30);
map.put("Charlie", 35);Map<String, String> mappedMap = map.entrySet().stream().collect(Collectors.toMap(Map.Entry::getKey, entry -> "Age: " + entry.getValue()));

（5）对Map的键或值进行归约操作：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 25);
map.put("Bob", 30);
map.put("Charlie", 35);int sumOfValues = map.values().stream().reduce(0, (a, b) -> a + b);
String concatenatedKeys = map.keySet().stream().reduce("", (a, b) -> a + b);