Lambda表达式原理及示例

Lambda表达式

Lambda 表达式，也可称为闭包，它是推动 Java 8 发布的最重要新特性。
Lambda 允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递进方法中）。
使用 Lambda 表达式可以使代码变的更加简洁紧凑。

1. 需求分析

创建一个新的线程，指定线程要执行的任务

    public static void main(String[] args) {
        // 开启一个新的线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("新线程中执行的代码 : "+Thread.currentThread().getName());
            }
        }).start();
        System.out.println("主线程中的代码：" + Thread.currentThread().getName());
    }

代码分析：

Thread类需要一个Runnable接口作为参数，其中的抽象方法run方法是用来指定线程任务内容的核心
为了指定run方法体，不得不需要Runnable的实现类
为了省去定义一个Runnable 的实现类，不得不使用匿名内部类
必须覆盖重写抽象的run方法，所有的方法名称，方法参数，方法返回值不得不都重写一遍，而且不能出错，
而实际上，我们只在乎方法体中的代码

2.Lambda表达式初体验

Lambda表达式是一个匿名函数，可以理解为一段可以传递的代码

new Thread(() -> { System.out.println("新线程Lambda表达式..." +Thread.currentThread().getName()); })
.start();
Lambda表达式的优点：简化了匿名内部类的使用，语法更加简单。

匿名内部类语法冗余，体验了Lambda表达式后，发现Lambda表达式是简化匿名内部类的一种方式。

3. Lambda的语法规则

Lambda省去了面向对象的条条框框，Lambda的标准格式由3个部分组成：

(参数类型参数名称) -> {
代码体;
}

格式说明：

(参数类型参数名称):参数列表
{代码体;} :方法体
-> : 箭头，分割参数列表和方法体

3.1 Lambda练习1

练习无参无返回值的Lambda

定义一个接口

public interface UserService {
    void show();
}

然后创建主方法使用

public class Demo03Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        goShow(new UserService() {
            @Override
            public void show() {
                System.out.println("show 方法执行了...");
            }
        });
        System.out.println("----------");
        goShow(() -> { System.out.println("Lambda show 方法执行了..."); });
    }

    public static void goShow(UserService userService){
        userService.show();
    }
}

输出：

show 方法执行了...
----------
Lambda show 方法执行了...

3.2 Lambda练习2

完成一个有参且有返回值得Lambda表达式案例

创建一个Person对象

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class Person {

    private String name;

    private Integer age;

    private Integer height;

}

然后我们在List集合中保存多个Person对象，然后对这些对象做根据age排序操作

    public static void main(String[] args) {
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Person("周杰伦",33,175));
        list.add(new Person("刘德华",43,185));
        list.add(new Person("周星驰",38,177));
        list.add(new Person("郭富城",23,170));

        Collections.sort(list, new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return o1.getAge()-o2.getAge();
            }
        });
        for (Person person : list) {
            System.out.println(person);
        }
    }

我们发现在sort方法的第二个参数是一个Comparator接口的匿名内部类，且执行的方法有参数和返回值，那么我们可以改写为Lambda表达式

    public static void main(String[] args) {
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Person("周杰伦",33,175));
        list.add(new Person("刘德华",43,185));
        list.add(new Person("周星驰",38,177));
        list.add(new Person("郭富城",23,170));

        /*Collections.sort(list, new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return o1.getAge()-o2.getAge();
            }
        });
        for (Person person : list) {
            System.out.println(person);
        }*/
        System.out.println("------");
        Collections.sort(list,(Person o1,Person o2) -> {
            return o1.getAge() - o2.getAge();
        });
        for (Person person : list) {
            System.out.println(person);
        }
    }

输出结果

Person(name=郭富城, age=23, height=170)
Person(name=周杰伦, age=33, height=175)
Person(name=周星驰, age=38, height=177)
Person(name=刘德华, age=43, height=185)

4. @FunctionalInterface注解

@FunctionalInterface是JDK8中新增加的一个函数式注解，表示该注解修饰的接口只能有一个抽象方法。

/**
 * @FunctionalInterface
 *    这是一个函数式注解，被该注解修饰的接口只能声明一个抽象方法
 */


@FunctionalInterface
public interface UserService {

    void show();

}

5. Lambda表达式的原理

匿名内部类的本质是在编译时生成一个Class 文件。XXXXX$1.class

public class Demo01Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        // 开启一个新的线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("新线程中执行的代码 : "+Thread.currentThread().getName());
            }
        }).start();
        System.out.println("主线程中的代码：" + Thread.currentThread().getName());
        System.out.println("---------------");
        /*new Thread(() -> { System.out.println("新线程Lambda表达式..." +Thread.currentThread().getName()); })
                .start();*/
    }
}

还可以通过反编译工具来查看生成的代码 XJad 工具来查看

static class Demo01Lambda$1
 implements Runnable
{

 public void run()
 {
  System.out.println((new StringBuilder()).append("新线程中执行的代码 : " ).append(Thread.currentThread().getName()).toString());
 }

 Demo01Lambda$1()
 {
 }
}

那么Lambda表达式的原理是什么呢？我们也通过反编译工具来查看

写的有Lambda表达式的class文件，我们通过XJad查看报错。这时我们可以通过JDK自带的一个工具：javap 对字节码进行反汇编操作。

javap -c -p 文件名.class

-c:表示对代码进行反汇编
-p:显示所有的类和成员

反汇编的结果：

E:\workspace\OpenClassWorkSpace\JDK8Demo\target\classes\com\bobo\jdk\lambda>javap -c -p Demo03Lambda.class
Compiled from "Demo03Lambda.java"
public class com.bobo.jdk.lambda.Demo03Lambda {
  public com.bobo.jdk.lambda.Demo03Lambda();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: invokedynamic #2,  0              // InvokeDynamic #0:show:()Lcom/bobo/jdk/lambda/service/UserService;
       5: invokestatic  #3                  // Method goShow:(Lcom/bobo/jdk/lambda/service/UserService;)V
       8: return

  public static void goShow(com.bobo.jdk.lambda.service.UserService);
    Code:
       0: aload_0
       1: invokeinterface #4,  1            // InterfaceMethod com/bobo/jdk/lambda/service/UserService.show:()V
       6: return

  private static void lambda$main$0();
    Code:
       0: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       3: ldc           #6                  // String Lambda show 方法执行了...
       5: invokevirtual #7                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
       8: return
}

在这个反编译的源码中我们看到了一个静态方法 lambda$main$0()，这个方法里面做了什么事情呢？我们通过debug的方式来查看下：

上面的效果可以理解为如下：

public class Demo03Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        ....
    }

    private static void lambda$main$0();
        System.out.println("Lambda show 方法执行了...");
    }
}

为了更加直观的理解这个内容，我们可以在运行的时候添加 -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses, 加上这个参数会将内部class码输出到一个文件中

java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses 要运行的包名.类名

命令执行

E:\workspace\OpenClassWorkSpace\JDK8Demo\target\classes>java -Djdk.internal.lambda.dumpProxyClasses com.bobo.jdk.lambda.Demo03Lambda
Lambda show 方法执行了...

反编译后的内容：

可以看到这个匿名的内部类实现了UserService接口，并重写了show()方法。在show方法中调用了Demo03Lambda.lambda$main$0(),也就是调用了Lambda中的内容。

public class Demo03Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        goShow(new UserService() {
            @Override
            public void show() {
                Demo03Lambda.lambda$main$0();
            }
        });
        System.out.println("----------");
       
    }

    public static void goShow(UserService userService){
        userService.show();
    }

    private static void lambda$main$0();
        System.out.println("Lambda show 方法执行了...");
    }
}

小结：

匿名内部类在编译的时候会产生一个class文件。

Lambda表达式在程序运行的时候会形成一个类。

在类中新增了一个方法，这个方法的方法体就是Lambda表达式中的代码
还会形成一个匿名内部类，实现接口，重写抽象方法
在接口中重写方法会调用新生成的方法

6.Lambda表达式的省略写法

在lambda表达式的标准写法基础上，可以使用省略写法的规则为：

小括号内的参数类型可以省略
如果小括号内有且仅有一个参数，则小括号可以省略
如果大括号内有且仅有一个语句，可以同时省略大括号，return 关键字及语句分号。

public class Demo05Lambda {

    public static void main(String[] args) {
        goStudent((String name,Integer age)->{
            return name+age+" 6666 ...";
        });
        // 省略写法
        goStudent((name,age)-> name+age+" 6666 ...");
        System.out.println("------");
        goOrder((String name)->{
            System.out.println("--->" + name);
            return 666;
        });
        // 省略写法
        goOrder(name -> {
            System.out.println("--->" + name);
            return 666;
        });
        goOrder(name ->  666);
    }

    public static void goStudent(StudentService studentService){
        studentService.show("张三",22);
    }

    public static void goOrder(OrderService orderService){
        orderService.show("李四");
    }
    
}

7.Lambda表达式的使用前提

Lambda表达式的语法是非常简洁的，但是Lambda表达式不是随便使用的，使用时有几个条件要特别注意

方法的参数或局部变量类型必须为接口才能使用Lambda
接口中有且仅有一个抽象方法(@FunctionalInterface)

8.Lambda和匿名内部类的对比

Lambda和匿名内部类的对比

1.所需类型不一样

匿名内部类的类型可以是类，抽象类，接口
Lambda表达式需要的类型必须是接口

2.抽象方法的数量不一样

匿名内部类所需的接口中的抽象方法的数量是随意的
Lambda表达式所需的接口中只能有一个抽象方法

3.实现原理不一样

匿名内部类是在编译后形成一个class
Lambda表达式是在程序运行的时候动态生成class

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