Java Lambda表达式入门教程

0. 前言

Java Lambda表达式是Java 8中引入的一个新特性，它使得开发人员能够更加简洁方便地编写代码。Lambda表达式可以被视为一种匿名函数，可以接受任意数量的参数，并且没有返回类型，因为返回类型可以从上下文中推断出来。本文将介绍什么是Lambda表达式以及如何在Java中使用它。

1. Lambda表达式的基本语法

在Lambda表达式中，箭头（->）符号是一个必需的组成部分，它将Lambda表达式分成两部分。箭头左侧的部分表示Lambda表达式的参数，可以是零个或多个，使用逗号隔开。箭头右侧的部分表示Lambda表达式的主体，可以是表达式或一组语句。当只有一个参数时，可以省略括号。如果没有参数，则必须使用空括号。

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

上面的Lambda表达式中，没有参数，主体部分只有一条语句，输出字符串“Hello，World!”。可以将Lambda表达式保存在一个变量中，然后像调用函数一样调用它：

Runnable r = () -> System.out.println("Hello, World!");

r.run();

上面的代码定义了一个Runnable对象，它的run()方法由Lambda表达式定义。调用这个Runnable时，Lambda表达式中的代码将被执行。

2. Lambda表达式与函数式接口

Lambda表达式通常与函数式接口一起使用。函数式接口是只有一个抽象方法的接口，可以使用Lambda表达式来实现该方法。例如，Java中的Runnable接口是一个函数式接口，只有一个抽象方法run()。因此，这个接口可以使用Lambda表达式来实现。

Runnable r1 = () -> System.out.println("Hello, World!");

Lambda表达式是如何适配函数式接口的呢？答案是，在需要函数式接口的地方，可以使用Lambda表达式来创建一个接口的实例。例如，可以使用Lambda表达式创建一个实例，该实例实现了java.lang.Runnable接口。在上述示例中，赋值给r1变量的Lambda表达式创建了一个实现Runnable接口的匿名类的实例。在这个匿名类的run()方法中，Lambda表达式中的代码将被执行。

3. Lambda表达式的参数与返回值

Lambda表达式可以接受任意数量的参数。这些参数包含在括号中，并使用逗号分隔。如果Lambda表达式没有参数，则必须使用空括号。

 Consumer c1 = (name) -> System.out.println("Hello, " + name);

c1.accept("Alice");

上述示例中定义了一个Consumer接口实例c1，该接口需要一个字符串作为参数，将其作为Lambda表达式的输入。然后，它将输入字符串与“Hello，”连接起来，并输出结果。

需要注意的是，Lambda表达式可以根据上下文中已知的信息推断出参数类型。例如，上面的代码可以简化为：

 Consumer c2 = name -> System.out.println("Hello, " + name);

c2.accept("Alice");

Lambda表达式可以有返回值，当Lambda表达式只有一条语句时，Java会自动推断出它的返回类型。如果Lambda表达式有多条语句，则必须使用大括号来包含多条语句，并且必须使用return关键字来指定返回值。

Function f1 = (x) -> x.toString();

String s1 = f1.apply(123);

上述代码定义了一个Function接口实例f1，该接口需要一个整数作为输入，并将其转换为字符串表示形式作为输出。使用Lambda表达式实现这个接口很简单，只需要将整数转换为字符串并返回即可。

Function f2 = (x) -> {

    if(x % 2 == 0) {

        return "偶数";

    } else {

        return "奇数";

    }

};

String s2 = f2.apply(123);

上述代码定义了一个Function接口实例f2，该接口需要一个整数作为输入，并返回输入值的奇偶性。Lambda表达式包含了两条语句，第一条语句检查输入值是否为偶数，第二条语句返回相应的字符串。在这种情况下，必须对Lambda表达式使用大括号，并且使用return语句来指定返回值。

4. 方法和构造函数引用

方法引用是一种更简洁的Lambda表达式形式，它可以用来调用已经存在的方法。例如，可以使用方法引用来打印一个字符串数组的内容：

String[] names = { "Alice", "Bob", "Charlie" };

Arrays.asList(names).forEach(System.out::println);

上述代码使用Arrays.asList()方法将字符串数组转换为List，并使用forEach()方法遍历列表来打印每个字符串。

同样的，构造函数引用可以用来实例化对象。例如，可以使用构造函数引用来创建一个Comparator接口的实例：

 List list = Arrays.asList("peter", "anna", "mike", "xenia");

 Collections.sort(list, String::compareToIgnoreCase);

上述代码使用String类的compareToIgnoreCase()方法来比较字符串，并创建了一个Comparator接口的实例，该实例可以在调用sort()方法时用作参数。

5. 在函数式接口中使用Lambda表达式

我们已经看到了如何在Java中使用Lambda表达式来实现函数式接口。Java中还有一些内置的函数式接口，例如Predicate、Consumer、Supplier、Function等等。这些接口在Java中的常见用法如下。

Predicate

Predicate是一种函数式接口，它可以在给定的输入上返回一个布尔值。它有一个test()方法，该方法将对象作为输入，并返回一个布尔值。下面的例子使用Predicate接口来测试字符串是否为空：

 Predicate i1 = s -> s.isEmpty();

 System.out.println(i1.test(""));

此代码创建了一个Predicate接口的实例，该接口需要一个字符串作为输入，并测试该字符串是否为空。test()方法返回一个布尔值，以指示输入字符串是否为空。

Consumer

Consumer是一种函数式接口，它可以对给定的输入执行某些操作，而不返回结果。它有一个accept()方法，该方法将对象作为输入，并执行某些操作。下面的例子使用Consumer接口来打印字符串：

Consumer c1 = (String s) -> System.out.println(s);

c1.accept("Hello, World!");

此代码创建了一个Consumer接口的实例，该接口需要一个字符串作为输入，并将其打印到控制台。

Function

Function是一种函数式接口，它将一个对象转换为另一个对象。它有一个apply()方法，该方法将对象作为输入，并返回另一个对象。下面的示例使用Function接口来将字符串转换为大写：

 Function f1 = s -> s.toUpperCase();

 System.out.println(f1.apply("hello, world!"));

这个代码创建了一个Function接口的实例，该实例将字符串作为输入，并将其转换为大写。apply()方法返回转换后的字符串。

Supplier

Supplier是一种函数式接口，它不接受任何输入，并返回一个对象。它有一个get()方法，该方法没有参数，返回一个对象。下面的代码使用Supplier接口来创建一个随机数生成器：

 Supplier s1 = () -> Math.random();

 System.out.println(s1.get());

此代码创建了一个Supplier接口的实例，该实例将返回一个随机数。get()方法没有参数，并返回一个随机数。

6. 总结

Lambda表达式是一种方便、简洁的编程方式，可用于替换Java中的匿名内部类，并且可以与函数式接口一起使用。本文介绍了Lambda表达式的基本语法、Lambda表达式与函数式接口的结合、Lambda表达式的参数和返回值、方法和构造函数引用以及如何在函数式接口中使用Lambda表达式。使用Lambda表达式可以写出更紧凑和可读的代码，使Java程序更加简洁和易于维护。