Java Lambda表达式基础知识

一、引言

在Java 8中，引入了Lambda表达式（lambda expressions），它可以用更简洁的方式实现一个方法，从而可以提高代码的可读性和重用性。Lambda表达式可以被视为匿名函数（anonymous function）的替代品，它可以被当做一种更简便的写法，使得开发人员更加注重于业务逻辑上的实现，而不是代码的实现方式。

了解Lambda表达式的基础知识，可以使Java程序员在编写代码时更加得心应手，更容易阅读和维护代码。

二、Lambda表达式基础

1. Lambda表达式语法

Lambda表达式的语法如下：

(parameters) -> expression
或
(parameters) -> { statements; }

其中，parameters表示方法的参数，expression或statements是方法的主体。可以简单理解为，Lambda表达式就是将方法体作为一个参数，使得这个方法可以在需要的时候被传递。

例如，下面的方法使用Lambda表达式实现了对一个整数数组进行排序的操作：

int[] arr = {5, 2, 9, 1, 3};
Arrays.sort(arr, (a, b) -> a - b);

上述代码中，(a, b) -> a – b表示一个匿名的Lambda表达式，它能够比较两个整数a和b的大小，并返回它们的差值。Arrays.sort方法将这个Lambda表达式作为参数传递进去，实现对整数数组的排序。

2. 函数接口

在Lambda表达式中，使用的参数类型必须是函数式接口（Functional Interface）。函数式接口不是新的概念，它是指只有一个抽象方法的接口。例如，下面是一个函数式接口：

@FunctionalInterface
interface MyInterface {
    void doSomething();
}

MyInterface mi = () -> System.out.println("Hello, World!");
mi.doSomething();

上述代码中，MyInterface是一个函数式接口，它只有一个doSomething方法。在使用Lambda表达式时，可以直接调用MyInterface的doSomething方法，而无需实现整个MyInterface接口。

3. 方法引用

方法引用是Lambda表达式的一种简化写法，它可以更加简洁地调用方法。方法引用可以理解为一种更加简单的Lambda表达式，在方法引用中，我们可以通过方法的名字来指向一个已有的方法。

举一个简单的例子：

List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
list.forEach(System.out::println);

上述代码中，list的forEach方法用于迭代集合中的元素，将每个元素传递给指定的方法，并按照指定顺序执行。System.out::println可以理解为一个Lambda表达式，表示调用System.out对象的println方法。其中的“::”符号为方法引用操作符，用于连接对象或类的名称和方法的名称。

三、Lambda表达式应用

1. 集合类型的处理

在Java 8中，Lambda表达式的出现使得对集合类型的处理更加简便，例如List和Map。Lambda表达式可以在集合中迭代元素，过滤，排序，以及对元素进行处理。

（1）遍历集合类型

遍历集合类型是集合类型最基本的操作，可以使用Lambda表达式来简化集合类型的遍历操作，例如下面的代码用于遍历一个List：

List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
list.forEach((num) -> System.out.print(num + " "));

可以看到，上述代码中使用了forEach方法和Lambda表达式来遍历集合类型，和传统的for循环语句相比，代码量更少，更容易理解。

（2）过滤集合类型

在处理多个元素的集合类型时，可能需要根据某个条件来过滤元素。Lambda表达式可以很方便地实现这个需求，例如下面的代码用于过滤出一个List中大于3的元素：

List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List filtered = list.stream().filter(num -> num > 3).collect(Collectors.toList());

上述代码中，调用stream方法将List转化为流，使用filter方法过滤出大于3的元素，最后使用collect方法将过滤后的元素转为List类型。

（3）集合类型的转换

在处理集合类型时，可能需要对元素进行某些操作，并将结果转化为另一种集合类型。Lambda表达式可以配合Java 8中的Stream API来实现这个需求。例如下面的代码将一个List中的元素平方后转化为一个新的List：

List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List mapped = list.stream().map(num -> num*num).collect(Collectors.toList());

上述代码中，调用map方法将流中的元素映射为新的元素（即将原元素平方），最后使用collect方法将操作后的结果转为新的List类型。

2. 函数式编程实例

函数式编程，又称为Lambda编程，是一种以数学为基础的编程模式。在函数式编程中，函数被看作是一等公民（first class citizen），就像其他类型的数据一样，可以被定义、传递和返回。

例如，下面的代码用Lambda表达式实现一个计算器：

interface Calculator {
    int doOperate(int a, int b);
}

public class LambdaCalculator {
    public static void main(String[] args) {
        Calculator add = (a, b) -> a + b;
        Calculator subtract = (a, b) -> a - b;
        Calculator multiply = (a, b) -> a * b;
        Calculator divide = (a, b) -> a / b;

        int a = 10, b = 5;
        System.out.println("a + b = " + add.doOperate(a, b));
        System.out.println("a - b = " + subtract.doOperate(a, b));
        System.out.println("a * b = " + multiply.doOperate(a, b));
        System.out.println("a / b = " + divide.doOperate(a, b));
    }
}

上述代码中，接口Calculator定义了一个doOperate方法，用于实现数学计算操作。在main方法中，分别使用Lambda表达式实现了加减乘除四种计算器，并对这个计算器进行了测试。

四、总结

本文介绍了Java Lambda表达式的基础知识，包括Lambda表达式的语法和函数式接口的概念。同时，还介绍了Lambda表达式在集合类型处理和函数式编程中的实际应用，例如使用Lambda表达式对List进行遍历、过滤和转换等操作，以及使用Lambda表达式实现一个简单的计算器。

了解Lambda表达式的基础知识可以帮助Java开发人员更加灵活地编写代码，提高代码的可重用性和可读性，同时也可以更好地适应Java编程的新趋势。