一起爪哇Java 8（二）——Lambda表达式和方法引用

Java

定义

Java 表达式有很多种，声明一个class是一个表达式，定义一个变量是一个表达式，写一个=赋值逻辑是一个表达式……

Lambda表达式是这样一个表达式：

lambdaParameters -> lambdaBody

在lambdaParameters传递参数，在lambdaBody中编写逻辑。lambda表达式生成的结果就是一个函数式接口（上文提到过的）。lambdaBody中的逻辑内容（各种表达式）不会在定义时执行，在实际函数式接口调用时才会执行。

举几个官方的例子看看：

() -> {}                // No parameters; result is void
() -> 42                // No parameters, expression body
() -> null              // No parameters, expression body
() -> { return 42; }    // No parameters, block body with return
() -> { System.gc(); }  // No parameters, void block body
() -> {                 // Complex block body with returns
  if (true) return 12;
  else {
    int result = 15;
    for (int i = 1; i < 10; i++)
      result *= i;
    return result;
  }
}                          
(int x) -> x+1              // Single declared-type parameter
(int x) -> { return x+1; }  // Single declared-type parameter
(x) -> x+1                  // Single inferred-type parameter
x -> x+1                    // Parentheses optional for
                            // single inferred-type parameter
(String s) -> s.length()      // Single declared-type parameter
(Thread t) -> { t.start(); }  // Single declared-type parameter
s -> s.length()               // Single inferred-type parameter
t -> { t.start(); }           // Single inferred-type parameter
(int x, int y) -> x+y  // Multiple declared-type parameters
(x, y) -> x+y          // Multiple inferred-type parameters
(x, int y) -> x+y    // Illegal: can't mix inferred and declared types
(x, final y) -> x+y  // Illegal: no modifiers with inferred types

lambda表达式的参数部分

可以通过上面的例子看到，lambda的参数声明主要包含两大类，一类是声明类型的，一类是不声明类型的（依赖推断的）。其中声明类型的参数，与定义一个方法时声明参数是一样的。

几个注意的点：
1. _不能作为lambda参数。
2. int...与int[]是一致的。
3. 当参数是推断类型时，注意推断类型的类型转换错误，类型是依据上下文变化的。

来个推断的例子：

        Function inferedFunc = x -> {
            System.out.println(x.getClass().getTypeName());
            return x.toString();
        };
        Object a = inferedFunc.apply(10);
        Object b = inferedFunc.apply(100D);

lambda表达式的body部分

body部分的形式同一个方法的描述基本一致，或者是一个表达式，或者是一个block代码。整体理解lambda的参数和body，可以对应上一节的Function接口来看：()的参数部分，对应Function的第一个泛型参数；{}或者类似x+1这样的表达式作为body，对应Function的第二个泛型参数。空参数对应Supplier，而空return对应Consumer。

不同于匿名内部类的形式，lambda表达式的body共享上下文类的this变量。另一个注意点是lambda表达式的body里包含的外部变量，变量需要是final的或者effectively final。

effectively final的定义如下：

• 如果是有初始值的变量（赋值过一次），需要满足：
  
  • 没有声明final
  • 从未出现在赋值语句的左值部分
  • 从未作为一个变量被++或--之类的递增递减形式操作过
• 如果是没有初始值的变量，需要满足：
  
  • 没有声明final
  • 在实际赋值前，绝对未赋值或者未绝对赋值
  • 从未作为一个变量被++或--之类的递增递减形式操作过
• 方法、构造函数、lambda和异常的参数，会被认为是effectively final

这里又引入两个概念：绝对赋值和绝对未赋值。
- 绝对赋值：变量在复杂逻辑中的每个执行路径中都保证赋值语句存在。
- 绝对未赋值：变量在复杂逻辑中的每个执行路径中都保证没有赋值语句存在。

看个例子：（绝对赋值，需要注释掉n=6）

{
    int k;
    while (true) {
        k = n;
        if (k >= 5) break;  //这里之前是绝对赋值
        n = 6;    //如果n=2，那么k需要被赋值两次，就不是绝对赋值
    }
    System.out.println(k);
}

不满足绝对赋值：

{
    int k;
    while (n < 4) {
        k = n;
        if (k >= 5) break;
        n = 6;
    }
    System.out.println(k);  /* k is not "definitely assigned"
                               before this statement */
}

绝对未赋值：

void unflow(boolean flag) {
    final int k;
    if (flag) {
        k = 3;
        System.out.println(k);
    }
    else {
        k = 4;
        System.out.println(k);
    }
}

不满足绝对未赋值：

void unflow(boolean flag) {
    final int k;
    if (flag) {
        k = 3;
        System.out.println(k);
    }
    if (!flag) {
        k = 4;
        System.out.println(k);  /* k is not "definitely unassigned"
                                   before this statement */
    }
}

body部分也表达出了一部分兼容性，即当body部分是表达式语句时，如果语句允许独立执行，那么该表达式等价于body部分是void返回值的。即如下的例子，list.add是个返回boolean的方法，因为可以独立执行，那么下面的例子都是OK的：

List list = new ArrayList();
// Predicate has a boolean result
java.util.function.Predicate<String> p = s -> list.add(s);
// Consumer has a void result
java.util.function.Consumer<String> c = s -> list.add(s);

方法引用

方法引用表达式是另一类执行函数式接口的模式，在Java 8之前是没有能力表达一个函数方法的，在Java 8引入函数式接口后，每个lambda表达式都代表了一个函数，可以指向性的将lambda表达式赋值给一个Function类的接口。另一个重要的方法就是直接使用函数方法引用。

方法引用是通过[对象名]::[方法名]这种模式来引用的，其中::两个冒号的操作符非常重要。具体的场景针对类、对象实例、数组、泛型等均有不同的支持，下面的例子看看各种方法引用的表达方式：

public class TestJ8MethodReference {
    public static void main(String[] args) {
        // static method
        Function<Integer, Integer> f1 = TestJ8MethodReference::add;
        System.out.println(f1.apply(1));
        // instance method
        Function<String, String> f2 = String::trim;
        System.out.println(f2.apply("   abd b"));
        TestJ8MethodReference testJ8MethodReference = new TestJ8MethodReference();
        Function<Integer, String> f3 = testJ8MethodReference::getStr;
        System.out.println(f3.apply(3));
        // super
        testJ8MethodReference.testSuper();
        // explicit type arguments for generic type
        testJ8MethodReference.testExplicitType();
        // implicit type arguments for generic type
        testJ8MethodReference.testImplicitType();
        // new
        Supplier s1 = TestJ8MethodReference::new;
        System.out.println(s1.get());
        // type arguments inferred from context
        Consumer<int[]> c1 = Arrays::sort;
        int[] array = new int[]{4, 3, 2, 1};
        c1.accept(array);
        // explicit type arguments
        Consumer<int[]> c2 = Arrays::<int[]>sort;
        c2.accept(array);
        // new array
        Function<Integer, int[]> f4 = (int[]::new);
        int[] a = f4.apply(10);
        System.out.println(a.length);
    }
    public static int add(int x) {
        return x + 1;
    }
    public String getStr(int x) {
        return "" + x;
    }
    public void testSuper() {
        Supplier<String> f = super::toString;
        System.out.println(f.get());
    }
    public void testExplicitType() {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Function<String, Boolean> func = list::add;
        System.out.println(func.apply("a"));
    }
    public void testImplicitType() {
        List list = new ArrayList();
        Function<String, Boolean> func = list::add;
        System.out.println(func.apply("a"));
    }
}

其中需要注意的是，数组的new方法引用等价于一个有入参的Function，因为new一个数组是需要指定size的。

总结

无论lambda表达式还是方法引用表达式，所指向的都是一个方法或者是函数。而它们指向的内容能赋值的也一定是函数式接口。这两种指向也是实用场景各异，方法引用需要使用在已有方法上（显而易见），而lambda表达式是一种快速行内声明一个方法且指向一个函数式接口的方法。两者交互配合，基本可以覆盖各种函数式接口使用的场景。