Java Lambda表達式入門教程

0. 前言

Java Lambda表達式是Java 8中引入的一個新特性，它使得開發人員能夠更加簡潔方便地編寫代碼。Lambda表達式可以被視為一種匿名函數，可以接受任意數量的參數，並且沒有返回類型，因為返回類型可以從上下文中推斷出來。本文將介紹什麼是Lambda表達式以及如何在Java中使用它。

1. Lambda表達式的基本語法

在Lambda表達式中，箭頭（->）符號是一個必需的組成部分，它將Lambda表達式分成兩部分。箭頭左側的部分表示Lambda表達式的參數，可以是零個或多個，使用逗號隔開。箭頭右側的部分表示Lambda表達式的主體，可以是表達式或一組語句。當只有一個參數時，可以省略括號。如果沒有參數，則必須使用空括號。

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

上面的Lambda表達式中，沒有參數，主體部分只有一條語句，輸出字符串“Hello，World!”。可以將Lambda表達式保存在一個變量中，然後像調用函數一樣調用它：

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

r.run();

上面的代碼定義了一個Runnable對象，它的run()方法由Lambda表達式定義。調用這個Runnable時，Lambda表達式中的代碼將被執行。

2. Lambda表達式與函數式接口

Lambda表達式通常與函數式接口一起使用。函數式接口是只有一個抽象方法的接口，可以使用Lambda表達式來實現該方法。例如，Java中的Runnable接口是一個函數式接口，只有一個抽象方法run()。因此，這個接口可以使用Lambda表達式來實現。

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

Lambda表達式是如何適配函數式接口的呢？答案是，在需要函數式接口的地方，可以使用Lambda表達式來創建一個接口的實例。例如，可以使用Lambda表達式創建一個實例，該實例實現了java.lang.Runnable接口。在上述示例中，賦值給r1變量的Lambda表達式創建了一個實現Runnable接口的匿名類的實例。在這個匿名類的run()方法中，Lambda表達式中的代碼將被執行。

3. Lambda表達式的參數與返回值

Lambda表達式可以接受任意數量的參數。這些參數包含在括號中，並使用逗號分隔。如果Lambda表達式沒有參數，則必須使用空括號。

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

c1.accept("Alice");

上述示例中定義了一個Consumer接口實例c1，該接口需要一個字符串作為參數，將其作為Lambda表達式的輸入。然後，它將輸入字符串與“Hello，”連接起來，並輸出結果。

需要注意的是，Lambda表達式可以根據上下文中已知的信息推斷出參數類型。例如，上面的代碼可以簡化為：

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

c2.accept("Alice");

Lambda表達式可以有返回值，當Lambda表達式只有一條語句時，Java會自動推斷出它的返回類型。如果Lambda表達式有多條語句，則必須使用大括號來包含多條語句，並且必須使用return關鍵字來指定返回值。

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

String s1 = f1.apply(123);

上述代碼定義了一個Function接口實例f1，該接口需要一個整數作為輸入，並將其轉換為字符串表示形式作為輸出。使用Lambda表達式實現這個接口很簡單，只需要將整數轉換為字符串並返回即可。

Function f2 = (x) -> {

    if(x % 2 == 0) {

        return "偶數";

    } else {

        return "奇數";

    }

};

String s2 = f2.apply(123);

上述代碼定義了一個Function接口實例f2，該接口需要一個整數作為輸入，並返回輸入值的奇偶性。Lambda表達式包含了兩條語句，第一條語句檢查輸入值是否為偶數，第二條語句返回相應的字符串。在這種情況下，必須對Lambda表達式使用大括號，並且使用return語句來指定返回值。

4. 方法和構造函數引用

方法引用是一種更簡潔的Lambda表達式形式，它可以用來調用已經存在的方法。例如，可以使用方法引用來打印一個字符串數組的內容：

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

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

上述代碼使用Arrays.asList()方法將字符串數組轉換為List，並使用forEach()方法遍歷列表來打印每個字符串。

同樣的，構造函數引用可以用來實例化對象。例如，可以使用構造函數引用來創建一個Comparator接口的實例：

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

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

上述代碼使用String類的compareToIgnoreCase()方法來比較字符串，並創建了一個Comparator接口的實例，該實例可以在調用sort()方法時用作參數。

5. 在函數式接口中使用Lambda表達式

我們已經看到了如何在Java中使用Lambda表達式來實現函數式接口。Java中還有一些內置的函數式接口，例如Predicate、Consumer、Supplier、Function等等。這些接口在Java中的常見用法如下。

Predicate

Predicate是一種函數式接口，它可以在給定的輸入上返回一個布爾值。它有一個test()方法，該方法將對象作為輸入，並返回一個布爾值。下面的例子使用Predicate接口來測試字符串是否為空：

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

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

此代碼創建了一個Predicate接口的實例，該接口需要一個字符串作為輸入，並測試該字符串是否為空。test()方法返回一個布爾值，以指示輸入字符串是否為空。

Consumer

Consumer是一種函數式接口，它可以對給定的輸入執行某些操作，而不返回結果。它有一個accept()方法，該方法將對象作為輸入，並執行某些操作。下面的例子使用Consumer接口來打印字符串：

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

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

此代碼創建了一個Consumer接口的實例，該接口需要一個字符串作為輸入，並將其打印到控制台。

Function

Function是一種函數式接口，它將一個對象轉換為另一個對象。它有一個apply()方法，該方法將對象作為輸入，並返回另一個對象。下面的示例使用Function接口來將字符串轉換為大寫：

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

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

這個代碼創建了一個Function接口的實例，該實例將字符串作為輸入，並將其轉換為大寫。apply()方法返迴轉換後的字符串。

Supplier

Supplier是一種函數式接口，它不接受任何輸入，並返回一個對象。它有一個get()方法，該方法沒有參數，返回一個對象。下面的代碼使用Supplier接口來創建一個隨機數生成器：

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

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

此代碼創建了一個Supplier接口的實例，該實例將返回一個隨機數。get()方法沒有參數，並返回一個隨機數。

6. 總結

Lambda表達式是一種方便、簡潔的編程方式，可用於替換Java中的匿名內部類，並且可以與函數式接口一起使用。本文介紹了Lambda表達式的基本語法、Lambda表達式與函數式接口的結合、Lambda表達式的參數和返回值、方法和構造函數引用以及如何在函數式接口中使用Lambda表達式。使用Lambda表達式可以寫出更緊湊和可讀的代碼，使Java程序更加簡潔和易於維護。