作者：Deepak Vohra
學(xué)習(xí)如何充分利用 lambda 和虛擬擴(kuò)展方法。
2013 年 8 月發(fā)布
Lambda 表達(dá)式也稱為閉包，是匿名類的簡(jiǎn)短形式。Lambda 表達(dá)式簡(jiǎn)化了單一抽象方法聲明接口的使用，因此 lambda 表達(dá)式也稱為功能接口。在 Java SE 7 中，單一方法接口可使用下列選項(xiàng)之一實(shí)現(xiàn)。
可以使用 lambda 表達(dá)式實(shí)現(xiàn)功能接口，無(wú)需創(chuàng)建類或匿名類。Lambda 表達(dá)式只能用于單一方法聲明接口。
Lambda 表達(dá)式旨在支持多核處理器架構(gòu)，這種架構(gòu)依賴于提供并行機(jī)制的軟件，而該機(jī)制可以提高性能、減少完成時(shí)間。
Lambda 表達(dá)式具有以下優(yōu)點(diǎn)：
要跟隨本文中的示例，請(qǐng)下載并安裝以下軟件：
Lambda 表達(dá)式的語(yǔ)法如下所示。
(formal parameter list) ->{ expression or statements } 參數(shù)列表是一個(gè)逗號(hào)分隔的形式參數(shù)列表，這些參數(shù)與功能接口中單一方法的形式參數(shù)相對(duì)應(yīng)。指定參數(shù)類型是可選項(xiàng)；如果未指定參數(shù)類型，將從上下文推斷。
參數(shù)列表必須用括號(hào)括起來(lái)，但當(dāng)指定的單一參數(shù)不帶參數(shù)類型時(shí)除外；指定單一形式參數(shù)時(shí)可以不帶括號(hào)。如果功能接口方法不指定任何形式參數(shù)，則必須指定空括號(hào)。
參數(shù)列表后面是 -> 運(yùn)算符，然后是 lambda 主體，即單一表達(dá)式或語(yǔ)句塊。Lambda 主體的結(jié)果必須是下列值之一：
void，如果功能接口方法的結(jié)果是 voidLambda 主體根據(jù)以下選項(xiàng)之一返回結(jié)果：
return 語(yǔ)句返回值。void，可以提供一個(gè) return 語(yǔ)句，但這不是必需的。語(yǔ)句塊必須包含在大括號(hào) ({}) 內(nèi)，除非語(yǔ)句塊是一個(gè)方法調(diào)用語(yǔ)句，而其調(diào)用的方法的結(jié)果是 void。Lambda 主體的結(jié)果必須與功能接口中單一方法的結(jié)果相同。例如，如果功能接口方法的結(jié)果是 void，則 lambda 表達(dá)式主體不能返回值。如果功能接口方法具有返回類型 String，則 lambda 表達(dá)式主體必須返回 String。如果 lambda 主體是一條語(yǔ)句，并且該方法具有一個(gè)返回類型，則該語(yǔ)句必須是 return 語(yǔ)句。調(diào)用 lambda 表達(dá)式時(shí)，將運(yùn)行 lambda 主體中的代碼。
Lambda 表達(dá)式與功能接口一起使用，功能接口實(shí)際上是一種只有一個(gè)抽象方法的接口；功能接口可以包含一個(gè)同時(shí)也存在于 Object 類中的方法。功能接口的示例有 java.util.concurrent.Callable（具有單一方法 call()）和 java.lang.Runnable（具有單一方法 run()）。
區(qū)別在于，匿名接口類需要指定一個(gè)實(shí)例創(chuàng)建表達(dá)式，以便接口和編譯器用來(lái)創(chuàng)建接口實(shí)現(xiàn)類的實(shí)例。與指定接口類型（或類類型）的匿名類不同，lambda 表達(dá)式不指定接口類型。從上下文推斷為其調(diào)用 lambda 表達(dá)式的功能接口，也稱為 lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型。
Lambda 表達(dá)式有一個(gè)隱式的目標(biāo)類型與之關(guān)聯(lián)，因?yàn)槲疵鞔_指定接口類型。在 lambda 表達(dá)式中，lambda 轉(zhuǎn)換的目標(biāo)類型必須是一個(gè)功能接口。從上下文推斷目標(biāo)類型。因此，lambda 表達(dá)式只能用在可以推斷目標(biāo)類型的上下文中。此類上下文包括
要在 Eclipse IDE 中使用 Java 8，您需要下載一個(gè)支持 JDK 8 的 Eclipse 版本。
圖 1
接下來(lái)，我們將通過(guò)一些示例討論如何使用 lambda 表達(dá)式。
Hello 應(yīng)用程序我們都很熟悉 Hello 應(yīng)用程序，當(dāng)我們提供一個(gè)姓名時(shí)，它會(huì)輸出一條消息。Hello 類聲明了兩個(gè)字段、兩個(gè)構(gòu)造函數(shù)和一個(gè) hello() 方法來(lái)輸出消息，如下所示。
public class Hello { String firstname; String lastname; public Hello() {} public Hello(String firstname, String lastname) { this.firstname = firstname; this.lastname = lastname;} public void hello() { System.out.println("Hello " + firstname + " " + lastname);} public static void main(String[] args) { Hello hello = new Hello(args[0], args[1]); hello.hello(); }} 現(xiàn)在，我們來(lái)看看 lambda 表達(dá)式如何簡(jiǎn)化 Hello 示例中的語(yǔ)法。首先，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)功能接口，該接口包含一個(gè)返回“Hello”消息的方法。
interface HelloService {String hello(String firstname, String lastname); } 創(chuàng)建一個(gè) lambda 表達(dá)式，它包含兩個(gè)參數(shù)，與接口方法的參數(shù)相匹配。在 lambda 表達(dá)式的主體中，使用 return 語(yǔ)句創(chuàng)建并返回根據(jù) firstname 和 lastname 構(gòu)造的“Hello”消息。返回值的類型必須與接口方法的返回類型相同，并且 lambda 表達(dá)式的目標(biāo)必須是功能接口 HelloService。參見(jiàn)清單 1。
public class Hello { interface HelloService { String hello(String firstname, String lastname); } public static void main(String[] args) { HelloService helloService=(String firstname, String lastname) -> { String hello="Hello " + firstname + " " + lastname; return hello; };System.out.println(helloService.hello(args[0], args[1])); }} 清單 1
我們需要先為 hello() 的方法參數(shù)提供一些程序參數(shù)，然后才能運(yùn)行 Hello 應(yīng)用程序。在 Package Explorer 中右鍵單擊 Hello.java，然后選擇 Run As > Run Configurations。在 Run Configurations 中，選擇 Arguments 選項(xiàng)卡，在 Program arguments 字段中指定參數(shù)，然后單擊 Apply。然后單擊 Close。
要運(yùn)行 Hello.java 應(yīng)用程序，在 Package Explorer 中右鍵單擊 Hello.java，然后選擇 Run As > Java Application。應(yīng)用程序的輸出將顯示在 Eclipse 控制臺(tái)中，如圖 2 所示。
圖 2
Lambda 表達(dá)式不會(huì)定義新的作用域；lambda 表達(dá)式的作用域與封閉作用域相同。例如，如果 Lambda 主體聲明的局部變量與封閉作用域內(nèi)的變量重名，將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤 Lambda expression's local variable i cannot re-declare another local variable defined in an enclosing scope，如圖 3 所示。
圖 3
局部變量無(wú)論是在 lambda 表達(dá)式主體中聲明，還是在封閉作用域中聲明，使用之前都必須先初始化。要證明這一點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)诜忾]方法中聲明一個(gè)局部變量：
int i;
在 lambda 表達(dá)式中使用該局部變量。將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤 The local variable i may not have been initialized，如圖 4 所示。
圖 4
lambda 表達(dá)式中使用的變量必須處于終態(tài)或等效終態(tài)。要證明這一點(diǎn)，請(qǐng)聲明并初始化局部變量：
int i=5;
給 lambda 表達(dá)式主體中的變量賦值。將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤 Variable i is required to be final or effectively final，如圖 5 所示。
圖 5
可按如下方式將變量 i 聲明為終態(tài)。
final int i=5;
否則，該變量必須為等效終態(tài)，即不能在 lambda 表達(dá)式中對(duì)該變量賦值。封閉上下文中的方法參數(shù)變量和異常參數(shù)變量也必須處于終態(tài)或等效終態(tài)。
Lambda 主體中的 this 和 super 引用與封閉上下文中一樣，因?yàn)?lambda 表達(dá)式不會(huì)引入新的作用域，這與匿名類不同。
Lambda 表達(dá)式實(shí)際上是一種匿名方法實(shí)現(xiàn)；指定形式參數(shù)，并使用 return 語(yǔ)句返回值。匿名方法必須按照以下規(guī)則所規(guī)定的與其實(shí)現(xiàn)的功能接口方法兼容。
void，則 lambda 主體必須與 void 兼容。如果返回一個(gè)值，則 lambda 主體必須與值兼容。返回值的類型可以是功能接口方法聲明中返回類型的子類型。throws 子句中聲明了異常類型或異常超類型的異常。要證明如果功能接口方法返回一個(gè)結(jié)果，lambda 表達(dá)式也必須返回一個(gè)結(jié)果，請(qǐng)?jiān)谀繕?biāo)類型為 HelloService 的 lambda 表達(dá)式中注釋掉 return 語(yǔ)句。因?yàn)楣δ芙涌?HelloService 中的 hello() 方法具有一個(gè) String 返回類型，因此產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤，如圖 6 所示。
圖 6
如果功能接口方法將結(jié)果聲明為 void，而 lambda 表達(dá)式返回了一個(gè)值，那么將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤，如圖 7 所示。
圖 7
如果 lambda 表達(dá)式簽名與功能接口方法簽名不完全相同，將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤。要證明這一點(diǎn)，請(qǐng)使 lambda 表達(dá)式參數(shù)列表為空，同時(shí)功能接口方法聲明兩個(gè)形式參數(shù)。將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤 Lambda expression's signature does not match the signature of the functional interface method，如圖 8 所示。
圖 8
可變參數(shù)與數(shù)組參數(shù)之間不作區(qū)分。例如，功能接口方法按如下方式聲明數(shù)組類型參數(shù)：
interface Int { void setInt(int[] i); } Lambda 表達(dá)式的參數(shù)列表可以聲明可變參數(shù)：
Int int1 =(int... i)->{}; Lambda 表達(dá)式主體拋出的異常不能超出功能接口方法的 throws 子句中指定的異常數(shù)。如果 lambda 表達(dá)式主體拋出異常，功能接口方法的 throws 子句必須聲明相同的異常類型或其超類型。
要證明這一點(diǎn)，在 HelloService 接口的 hello 方法中不聲明 throws 子句，從 lambda 表達(dá)式主體拋出異常。將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤 Unhandled exception type Exception，如圖 9 所示。
圖 9
如果在功能接口方法中添加與所拋出異常相同的異常類型，編譯器錯(cuò)誤將得以解決，如圖 10 所示。但如果使用以 lambda 表達(dá)式結(jié)果賦值的引用變量來(lái)調(diào)用 hello 方法，將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤，因?yàn)?main 方法中未對(duì)異常進(jìn)行處理，如圖 10 所示。
圖 10
Lambda 表達(dá)式的類型是從目標(biāo)類型推導(dǎo)出來(lái)的類型。相同的 lambda 表達(dá)式在不同的上下文中可以有不同的類型。此類表達(dá)式稱為多態(tài)表達(dá)式。要證明這一點(diǎn)，請(qǐng)定義與 HelloService 具有相同抽象方法簽名的另一功能接口，例如：
interface HelloService2 { String hello(String firstname, String lastname); } 例如，相同的 lambda 表達(dá)式（下面的表達(dá)式）可用于所聲明的方法具有相同簽名、返回類型以及 throws 子句的兩個(gè)功能接口：
(String firstname, String lastname) -> { String hello = "Hello " + firstname + " " + lastname; return hello; } 沒(méi)有上下文，前面的 lambda 表達(dá)式?jīng)]有類型，因?yàn)樗鼪](méi)有目標(biāo)類型。但是，如果在具有目標(biāo)類型的上下文中使用，則 lambda 表達(dá)式可以根據(jù)目標(biāo)類型具有不同的類型。在以下兩種情況下，前面的 lambda 表達(dá)式具有不同的類型，因?yàn)槟繕?biāo)類型不同：HelloService 和 HelloService2。
HelloService helloService =(String firstname, String lastname) -> { String hello = "Hello " + firstname + " " + lastname; return hello; }; HelloService2 helloService2 =(String firstname, String lastname) -> { String hello = "Hello " + firstname + " " + lastname; return hello; }; 不支持泛型 Lambda。Lambda 表達(dá)式不能引入類型變量。
java.awt 軟件包中的 GUI 組件使用 java.awt.event.ActionListener 接口注冊(cè)組件的操作事件。java.awt.event.ActionListener 接口是一個(gè)只有一個(gè)方法的功能接口：actionPerformed(ActionEvent e)。
使用 addActionListener(ActionListener l) 方法將 java.awt.event.ActionListener 注冊(cè)到組件。例如，可以使用應(yīng)用程序中的匿名內(nèi)部類按如下方式將 java.awt.event.ActionListener 注冊(cè)到 java.awt.Button 組件，用以計(jì)算 Button 對(duì)象（稱為 b）被單擊的次數(shù)。（更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)“如何編寫操作監(jiān)聽(tīng)程序”）
b.addActionListener (new ActionListener() { int numClicks = 0; public void actionPerformed(ActionEvent e) { numClicks++; text.setText("Button Clicked " + numClicks + " times"); } }); 可以用 Lambda 表達(dá)式代替匿名內(nèi)部類，使語(yǔ)法更加簡(jiǎn)潔。以下是使用 lambda 表達(dá)式將 ActionListener 注冊(cè)到 ActionListener 組件的一個(gè)示例：
b.addActionListener(e -> { numClicks++; text.setText("Button Clicked " + numClicks + " times"); }); } 對(duì)于只有一個(gè)參數(shù)的 lambda 表達(dá)式，用于指定參數(shù)的括號(hào)可以省略。Lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型（功能接口 ActionListener）是從上下文（即一個(gè)方法調(diào)用）推斷出來(lái)的。
在本節(jié)中，我們將討論一些常見(jiàn)的功能接口如何與 lambda 表達(dá)式結(jié)合使用。
FileFilter 接口FileFilter 接口具有單一方法 accept()，用于篩選文件。在 Java 教程 ImageFilter 示例中，ImageFilter 類實(shí)現(xiàn)了 FileFilter 接口，并提供了 accept() 方法的實(shí)現(xiàn)。accept() 方法用來(lái)使用 Utils 類只接受圖像文件（和目錄）。
我們可以使用一個(gè)返回 boolean 的 lambda 表達(dá)式提供 FileFilter 接口的實(shí)現(xiàn)，如清單 2 所示。
import java.io.FileFilter;import java.io.File;public class ImageFilter { public static void main(String[] args) { FileFilter fileFilter = (f) -> { String extension = null; String s = f.getName(); int i = s.lastIndexOf('.'); if (i > 0 && i << s.length() - 1) { extension = s.substring(i + 1).toLowerCase(); } if (extension != null) { if (extension.equals("tiff") || extension.equals("tif") || extension.equals("gif") || extension.equals("jpeg") || extension.equals("jpg") || extension.equals("png") || extension.equals("bmp")) { return true; } else { return false; } } return false; }; File file = new File("C:/JDK8/Figure10.bmp"); System.out.println("File is an image file: " + fileFilter.accept(file)); }} 清單 2
Eclipse 控制臺(tái)顯示了 ImageFilter 類的輸出，如圖 11 所示。
圖 11
Runnable 接口在 Java 教程“定義和啟動(dòng)線程”一節(jié)中，HelloRunnable 類實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口，并使用 HelloRunnable 類的實(shí)例創(chuàng)建了 Thread?？梢允褂?lambda 表達(dá)式創(chuàng)建 Thread 的 Runnable，如清單 3 所示。Lambda 表達(dá)式?jīng)]有 return 語(yǔ)句，因?yàn)?Runnable 中 run() 方法的結(jié)果是 void。
import java.lang.Runnable;public class HelloRunnable { public static void main(String args[]) { (new Thread(() -> { System.out.println("Hello from a thread"); })).start(); }} HelloRunnable 類的輸出如圖 12 所示。
圖 12
Callable 接口如果我們創(chuàng)建了一個(gè)實(shí)現(xiàn) java.util.concurrent.Callable<V> 泛型功能接口的類，該類需要實(shí)現(xiàn) call() 方法。在清單 4 中，HelloCallable 類實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化類型 Callable<String>。
package lambda;import java.util.concurrent.Callable;public class HelloCallable implements Callable<String> { @Override public String call() throws Exception { return "Hello from Callable"; } public static void main(String[] args) { try { HelloCallable helloCallable = new HelloCallable(); System.out.println(helloCallable.call()); } catch (Exception e) { System.err.println(e.getMessage()); } }} 清單 4
我們可以使用 lambda 表達(dá)式提供 call() 泛型方法的實(shí)現(xiàn)。由于 call() 方法不需要任何參數(shù)，因此 lambda 表達(dá)式中的括號(hào)為空；由于該方法為參數(shù)化類型 Callable<String> 返回 String，所以 lambda 表達(dá)式必須返回 String。
import java.util.concurrent.Callable;public class HelloCallable { public static void main(String[] args) { try { Callable<String> c = () -> "Hello from Callable"; System.out.println(c.call()); } catch (Exception e) { System.err.println(e.getMessage()); } }} 清單 5
HelloCallable 的輸出如圖 13 所示。
圖 13
PathMatcher 接口java.nio.file.PathMatcher 接口用于匹配路徑。該功能接口具有單一方法 matches(Path path)，用于匹配 Path。我們可以使用 lambda 表達(dá)式提供 matches() 方法的實(shí)現(xiàn)，如清單 6 所示。Lambda 表達(dá)式返回 boolean，目標(biāo)類型是功能接口 PathMatcher。
import java.nio.file.PathMatcher;import java.nio.file.Path;import java.nio.file.FileSystems;public class FileMatcher { public static void main(String[] args) { PathMatcher matcher = (f) -> { boolean fileMatch = false; String path = f.toString(); if (path.endsWith("HelloCallable.java")) fileMatch = true; return fileMatch; }; Path filename = FileSystems.getDefault().getPath( "C:/JDK8/HelloCallable.java"); System.out.println("Path matches: " + matcher.matches(filename)); }} 清單 6
FileMatcher 類的輸出如圖 14 所示。
圖 14
Comparator 接口功能接口 Comparator 具有單一方法：compares()。雖然該接口還有 equals() 方法，但 equals() 方法也存在于 Object 類中。除了另一個(gè)方法外，功能接口還可以有 Object 類方法。如果我們使用 Comparator 比較 Employee 實(shí)體的實(shí)例，首先需要定義 Employee POJO，它具有 empId、firstName 和 lastName 屬性和針對(duì)這些屬性的 getter/setter 方法，如清單 7 所示。
import java.util.*;public class Employee { private int empId; private String lastName; private String firstName; public Employee() { } public Employee(int empId, String lastName, String firstName) { this.empId = empId; this.firstName = firstName; this.lastName = lastName; } // setters and getters public int getEmpId() { return empId; } public void setEmpId(int empId) { this.empId = empId; } public String getLastName() { return lastName; } public void setLastName(String lastName) { this.lastName = lastName; } public String getFirstName() { return firstName; } public void setFirstName(String firstName) { this.firstName = firstName; } public int compareByLastName(Employee x, Employee y) { return x.getLastName().compareTo(y.getLastName()); } /** * * public static int compareByLastName(Employee x, Employee y) { return x.getLastName().compareTo(y.getLastName()); } */} 清單 7
如清單 8 所示，創(chuàng)建一個(gè)名為 EmployeeSort 的類，根據(jù) lastName 對(duì) Employee 實(shí)體的 List 進(jìn)行排序。在 EmployeeSort 類中，創(chuàng)建 List 對(duì)象并向其添加 Employee 對(duì)象。使用 Collections.sort 方法對(duì) List 進(jìn)行排序，并使用匿名內(nèi)部類為 sort() 方法創(chuàng)建 Comparator 對(duì)象。
package lambda;import java.util.*;public class EmployeeSort { public static void main(String[] args) { Employee e1 = new Employee(1, "Smith", "John"); Employee e2 = new Employee(2, "Bloggs", "Joe"); List<Employee> list = new ArrayList<Employee>(); list.add(e1); list.add(e2); Collections.sort(list, new Comparator<Employee>() { public int compare(Employee x, Employee y) { return x.getLastName().compareTo(y.getLastName()); } }); ListIterator<Employee> litr = list.listIterator(); while (litr.hasNext()) { Employee element = litr.next(); System.out.print(element.getLastName() + " "); } }} 清單 8
可以用 lambda 表達(dá)式替換匿名內(nèi)部類，該表達(dá)式有兩個(gè) Employee 類型參數(shù)，根據(jù) lastName 比較返回 int 值，如清單 9 所示。
import java.util.*;public class EmployeeSort { public static void main(String[] args) { Employee e1 = new Employee(1, "Smith", "John"); Employee e2 = new Employee(2, "Bloggs", "Joe"); List<Employee> list = new ArrayList<Employee>(); list.add(e1); list.add(e2); Collections.sort(list, (x, y) -> x.getLastName().compareTo(y.getLastName())); ListIterator<Employee> litr = list.listIterator(); while (litr.hasNext()) { Employee element = litr.next(); System.out.print(element.getLastName() + " "); } }} 清單 9
EmployeeSort 的輸出如圖 15 所示。
圖 15
對(duì)于 lambda 表達(dá)式，從上下文推斷目標(biāo)類型。因此，lambda 表達(dá)式只能用在可以推斷目標(biāo)類型的上下文中。這類上下文包括：變量聲明、賦值語(yǔ)句、return 語(yǔ)句、數(shù)組初始值設(shè)定項(xiàng)、方法或構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)、lambda 表達(dá)式主體、條件表達(dá)式和轉(zhuǎn)換表達(dá)式。
Lambda 的形式參數(shù)類型也從上下文推斷。除了清單 1 中的 Hello 示例，在前面的所有示例中，參數(shù)類型都是從上下文推斷出來(lái)的。在后續(xù)章節(jié)中，我們將討論可以使用 lambda 表達(dá)式的上下文。
return 語(yǔ)句中的 Lambda 表達(dá)式Lambda 表達(dá)式可以用在 return 語(yǔ)句中。return 語(yǔ)句中使用 lambda 表達(dá)式的方法的返回類型必須是一個(gè)功能接口。例如，返回 Runnable 的方法的 return 語(yǔ)句中包含一個(gè) lambda 表達(dá)式，如清單 10 所示。
import java.lang.Runnable;public class HelloRunnable2 { public static Runnable getRunnable() { return () -> { System.out.println("Hello from a thread"); }; } public static void main(String args[]) { new Thread(getRunnable()).start(); }} 清單 10
Lambda 表達(dá)式未聲明任何參數(shù)，因?yàn)?Runnable 接口的 run() 方法沒(méi)有聲明任何形式參數(shù)。Lambda 表達(dá)式不返回值，因?yàn)?run() 方法的結(jié)果是 void。清單 10 的輸出如圖 16 所示。
圖 16
Lambda 表達(dá)式本身可以用作內(nèi)部 lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型。Callable 中的 call() 方法返回一個(gè) Object，但是 Runnable 中的 run() 方法沒(méi)有返回類型。在 HelloCallable2 類中，內(nèi)部 lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型是 Runnable，外部 lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型是 Callable。目標(biāo)類型是從上下文（對(duì) Callable<Runnable> 類型的引用變量進(jìn)行賦值）推斷出來(lái)的。
在清單 11 中，內(nèi)部 lambda 表達(dá)式 () -> {System.out.println("Hello from Callable");} 的類型被推斷為 Runnable，因?yàn)閰?shù)列表為空，并且結(jié)果是 void；匿名方法簽名和結(jié)果與 Runnable 接口中的 run() 方法相同。外部 lambda 表達(dá)式 () -> Runnable 的類型被推斷為 Callable<Runnable>，因?yàn)?Callable<V> 中的 call() 方法沒(méi)有聲明任何形式參數(shù)，并且結(jié)果類型是類型參數(shù) V。
import java.util.concurrent.Callable;public class HelloCallable2 { public static void main(String[] args) { try { Callable<Runnable> c = () -> () -> { System.out.println("Hello from Callable"); }; c.call().run(); } catch (Exception e) { System.err.println(e.getMessage()); } }} 清單 11
HelloCallable2 的輸出如圖 17 所示。
圖 17
Lambda 表達(dá)式可以用在數(shù)組初始值設(shè)定項(xiàng)中，但不能使用泛型數(shù)組初始值設(shè)定項(xiàng)。例如，以下泛型數(shù)組初始值設(shè)定項(xiàng)中的 lambda 表達(dá)式將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤：
Callable<String>[] c=new Callable<String>[]{ ()->"a", ()->"b", ()->"c" }; 將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤 Cannot create a generic array of Callable<String>，如圖 18 所示。
圖 18
要在數(shù)組初始值設(shè)定項(xiàng)中使用 lambda 表達(dá)式，請(qǐng)指定一個(gè)非泛型數(shù)組初始值設(shè)定項(xiàng)，如清單 12 所示的 CallableArray 類。
import java.util.concurrent.Callable;public class CallableArray {public static void main(String[] args) {try{Callable<String>[] c=new Callable[]{ ()->"Hello from Callable a", ()->"Hello from Callable b", ()->"Hello from Callable c" };System.out.println(c[1].call());}catch(Exception e){System.err.println(e.getMessage());}}} CallableArray 中的每個(gè)數(shù)組初始值設(shè)定項(xiàng)變量都是一個(gè) Callable<String> 類型的 lambda 表達(dá)式。Lambda 表達(dá)式的參數(shù)列表為空，并且 lambda 表達(dá)式的結(jié)果是一個(gè) String 類型的表達(dá)式。每個(gè) lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型從上下文推斷為 Callable<String> 類型。CallableArray 的輸出如圖 19 所示。
圖 19
Lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型有時(shí)可能并不明確。例如，在下面的賦值語(yǔ)句中，lambda 表達(dá)式用作 AccessController.doPrivileged 方法的方法參數(shù)。Lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型不明確，因?yàn)槎鄠€(gè)功能接口（PrivilegedAction 和 PrivilegedExceptionAction）都可以是 lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型。
String user = AccessController.doPrivileged(() -> System.getProperty("user.name")); 將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤 The method doPrivileged(PrivilegedAction<String>) is ambiguous for the type AccessController，如圖 20 所示。
圖 20
我們可以使用 lambda 表達(dá)式的轉(zhuǎn)換將目標(biāo)類型指定為 PrivilegedAction<String>，如清單 13 所示的 UserPermissions 類。
import java.security.AccessController;import java.security.PrivilegedAction;public class UserPermissions { public static void main(String[] args) { String user = AccessController .doPrivileged((PrivilegedAction<String>) () -> System .getProperty("user.name")); System.out.println(user); }} 清單 13
Lambda 表達(dá)式中使用轉(zhuǎn)換后的 UserPermissions 輸出如圖 21 所示。
圖 21
Lambda 表達(dá)式可以用在三元條件表達(dá)式中，后者的值是這兩個(gè)操作數(shù)中的任何一個(gè)，具體取決于 boolean 條件為 true 還是 false。
在清單 14 所示的 HelloCallableConditional 類中，lambda 表達(dá)式 () -> "Hello from Callable:flag true") 和 () -> "Hello from Callable:flag false") 構(gòu)成了用于賦值的這兩個(gè)可供選擇的表達(dá)式。Lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型是從上下文（對(duì) Callable<String> 引用變量進(jìn)行賦值）推斷出來(lái)的。隨后，使用該引用變量調(diào)用 call() 方法。
import java.util.concurrent.Callablepublic class HelloCallableConditional { public static void main(String[] args) { try { boolean flag = true; Callable<String> c = flag ? (() -> "Hello from Callable: flag true") : (() -> "Hello from Callable: flag false"); System.out.println(c.call()); } catch (Exception e) { System.err.println(e.getMessage()); } }} 清單 14
HelloCallableConditional 的輸出如圖 22 所示。
圖 22
調(diào)用重載方法時(shí)，將使用與 lambda 表達(dá)式最匹配的方法。我們將使用目標(biāo)類型和方法參數(shù)類型選擇最佳方法。
在清單 15 的 HelloRunnableOrCallable 類中，指定了兩個(gè)返回類型為 String 的 hello() 方法（hello() 方法被重載）：它們的參數(shù)類型分別是 Callable 和 Runnable。
將調(diào)用 hello() 方法，其中 lambda 表達(dá)式作為方法參數(shù)。由于 lambda 表達(dá)式 () -> "Hello Lambda" 返回 String，因此會(huì)調(diào)用 hello(Callable) 方法并輸出 Hello from Callable，因?yàn)?Callable 的 call() 方法具有返回類型，而 Runnable 的 run() 方法沒(méi)有。
import java.util.concurrent.Callable;public class HelloRunnableOrCallable { static String hello(Runnable r) { return "Hello from Runnable"; } static String hello(Callable c) { return "Hello from Callable"; } public static void main(String[] args) { String hello = hello(() -> "Hello Lambda"); System.out.println(hello); }} 清單 15
HelloCallableConditional 的輸出如圖 23 所示。
圖 23
this在 lambda 表達(dá)式外面，this 引用當(dāng)前對(duì)象。在 lambda 表達(dá)式里面，this 引用封閉的當(dāng)前對(duì)象。不引用封閉實(shí)例成員的 lambda 表達(dá)式不會(huì)存儲(chǔ)對(duì)該成員的強(qiáng)引用，這解決了內(nèi)部類實(shí)例保留對(duì)封閉類的強(qiáng)引用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的內(nèi)存泄漏問(wèn)題。
在清單 16 所示的示例中，Runnable 是 lambda 表達(dá)式的目標(biāo)類型。在 lambda 表達(dá)式主體中，指定了對(duì) this 的引用。創(chuàng)建 Runnable r 實(shí)例并調(diào)用 run() 方法后，this 引用將調(diào)用封閉實(shí)例，并從 toString() 方法獲得封閉實(shí)例的 String 值。將輸出 Hello from Class HelloLambda 消息。
public class HelloLambda { Runnable r = () -> { System.out.println(this); }; public String toString() { return "Hello from Class HelloLambda"; } public static void main(String args[]) { new HelloLambda().r.run(); } } 清單 16
HelloLambda 的輸出如圖 24 所示。
圖 24
為 lambda 表達(dá)式的形式參數(shù)創(chuàng)建新名稱。如果用作 lambda 表達(dá)式參數(shù)名稱的名稱與封閉上下文中局部變量名稱相同，將產(chǎn)生編譯器錯(cuò)誤。在以下示例中，lambda 表達(dá)式的參數(shù)名稱被指定為 e1 和 e2，它們同時(shí)還用于局部變量 Employee e1 和 Employee e2。
Employee e1 = new Employee(1,"A", "C"); Employee e2 = new Employee(2,"B","D" ); List<Employee> list = new ArrayList<Employee>(); list.add(e1);list.add(e2); Collections.sort(list, (Employee e1, Employee e2) -> e1.getLastName().compareTo(e2.getLastName()));
Lambda 表達(dá)式參數(shù) e1 將導(dǎo)致編譯器錯(cuò)誤，如圖 25 所示。
圖 25
Lambda 表達(dá)式參數(shù) e2 也將導(dǎo)致編譯器錯(cuò)誤，如圖 26 所示。
圖 26
在提供匿名內(nèi)部類的替代方案時(shí)，局部變量必須處于終態(tài)才能在 lambda 表達(dá)式中訪問(wèn)的要求被取消。JDK 8 也取消了局部變量必須處于終態(tài)才能從內(nèi)部類訪問(wèn)的要求。在 JDK 7 中，必須將從內(nèi)部類訪問(wèn)的局部變量聲明為終態(tài)。
在內(nèi)部類或 lambda 表達(dá)式中使用局部變量的要求已從“終態(tài)”修改為“終態(tài)或等效終態(tài)”。
Lambda 表達(dá)式定義了一個(gè)匿名方法，其中功能接口作為目標(biāo)類型。可以使用方法引用來(lái)調(diào)用具有名稱的現(xiàn)有方法，而不是定義匿名方法。在清單 9 所示的 EmployeeSort 示例中，以下方法調(diào)用將 lambda 表達(dá)式作為方法參數(shù)。
Collections.sort(list, (x, y) -> x.getLastName().compareTo(y.getLastName()));
可以按以下方式將 lambda 表達(dá)式替換為方法引用：
Collections.sort(list, Employee::compareByLastName);
分隔符 (::) 可用于方法引用。compareByLastName 方法是 Employee 類中的靜態(tài)方法。
public static int compareByLastName(Employee x, Employee y) { return x.getLastName().compareTo(y.getLastName()); 對(duì)于非靜態(tài)方法，方法引用可與特定對(duì)象的實(shí)例一起使用。通過(guò)將 compareByLastName 方法非靜態(tài)化，可按如下方式將方法引用與與 Employee 實(shí)例結(jié)合使用：
Employee employee=new Employee();Collections.sort(list, employee::compareByLastName);
方法引用甚至不必是所屬對(duì)象的實(shí)例方法。方法引用可以是任何任意類對(duì)象的實(shí)例方法。例如，通過(guò)方法引用，可以使用 String 類的 compareTo 方法對(duì) String List 進(jìn)行排序。
String e1 = new String("A"); String e2 = new String("B"); List<String> list = new ArrayList<String>(); list.add(e1);list.add(e2);Collections.sort(list, String::compareTo); 方法引用是 lambda 表達(dá)式的進(jìn)一步簡(jiǎn)化。
方法引用的作用是方法調(diào)用，而構(gòu)造函數(shù)引用的作用是構(gòu)造函數(shù)調(diào)用。方法引用和構(gòu)造函數(shù)引用是 lambda 轉(zhuǎn)換，方法引用和構(gòu)造函數(shù)引用的目標(biāo)類型必須是功能接口。
在本節(jié)中，我們將以 Multimap 為例討論構(gòu)造函數(shù)引用。Multimap 是一個(gè) Google Collections 實(shí)用程序。圖像類型的 Multimap 按如下方式創(chuàng)建：
Multimap<ImageTypeEnum, String> imageTypeMultiMap = Multimaps .newListMultimap( Maps.<ImageTypeEnum, Collection<String>> newHashMap(), new Supplier<List<String>>() { public List<String> get() { return new ArrayList<String>(); } }); 在 Multimap 示例中，使用構(gòu)造函數(shù)按如下方式創(chuàng)建 Supplier<List<String>>：
new Supplier<List<String>>() { public List<String> get() { return new ArrayList<String>(); } } 構(gòu)造函數(shù)返回 ArrayList<String>。通過(guò)構(gòu)造函數(shù)引用，可以使用簡(jiǎn)化的語(yǔ)法按如下方式創(chuàng)建 Multimap：
Multimap<ImageTypeEnum, String> imageTypeMultiMap = Multimaps.newListMultimap(Maps.<ImageTypeEnum, Collection<String>> newHashMap(),ArrayList<String>::new);
清單 17 顯示了使用構(gòu)造函數(shù)引用的 Multimap 示例，即 ImageTypeMultiMap 類。
import java.util.ArrayList;import java.util.Collection;import java.util.List;import com.google.common.base.Supplier;import com.google.common.collect.Maps;import com.google.common.collect.Multimap;import com.google.common.collect.Multimaps;public class ImageTypeMultiMap { enum ImageTypeEnum { tiff, tif, gif, jpeg, jpg, png, bmp } public static void main(String[] args) { Multimap<ImageTypeEnum, String> imageTypeMultiMap = Multimaps .newListMultimap( Maps.<ImageTypeEnum, Collection<String>> newHashMap(), ArrayList<String>::new); imageTypeMultiMap.put(ImageTypeEnum.tiff, "tiff"); imageTypeMultiMap.put(ImageTypeEnum.tif, "tif"); imageTypeMultiMap.put(ImageTypeEnum.gif, "gif"); imageTypeMultiMap.put(ImageTypeEnum.jpeg, "jpeg"); imageTypeMultiMap.put(ImageTypeEnum.jpg, "jpg"); imageTypeMultiMap.put(ImageTypeEnum.png, "png"); imageTypeMultiMap.put(ImageTypeEnum.bmp, "bmp"); System.out.println("Result: " + imageTypeMultiMap); }} 清單 17
要測(cè)試 ImageTypeMultiMap，我們需要從 https://code.google.com/p/guava-libraries/ 下載 Guava 庫(kù) guava-14.0.1.jar，并將 guava-14.0.1.jar 添加到 Java 構(gòu)建路徑。ImageTypeMultiMap 的輸出如圖 27 所示。
圖 27
接口的封裝和可重用性是接口的主要優(yōu)點(diǎn)。但接口的缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)接口的類必須實(shí)現(xiàn)所有接口方法。有時(shí)只需要接口的部分方法，但在實(shí)現(xiàn)接口時(shí)必須提供所有接口方法的方法實(shí)現(xiàn)。虛擬擴(kuò)展方法解決了這個(gè)問(wèn)題。
虛擬擴(kuò)展方法是接口中具有默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的方法。如果實(shí)現(xiàn)類不提供方法的實(shí)現(xiàn)，則使用默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)類可以重寫默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，或提供新的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。
虛擬擴(kuò)展方法添加配置來(lái)擴(kuò)展接口的功能，而不會(huì)破壞已實(shí)現(xiàn)接口較早版本的類的向后兼容性。虛擬擴(kuò)展方法中的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)是用 default 關(guān)鍵字提供的。由于虛擬擴(kuò)展方法提供默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，因此不能是抽象方法。
JDK 8 中的 java.util.Map<K,V> 類提供了幾個(gè)具有默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的方法：
default V getOrDefault(Object key,V defaultValue)default void forEach(BiConsumer<? super K,? super V> action)default void replaceAll(BiFunction<? super K,? super V,? extends V> function)default V putIfAbsent(K key,V value)default boolean remove(Object key,Object value)default boolean replace(K key,V oldValue,V newValue)default V replace(K key,V value)default V computeIfAbsent(K key,Function<? super K,? extends V> mappingFunction)default V computeIfPresent(K key,BiFunction<? super K,? super V,? extends V> remappingFunction)default V compute(K key,BiFunction<? super K,? super V,? extends V> remappingFunction)default V merge(K key,V value,BiFunction<? super V,? super V,? extends V> remappingFunction)要證明類在實(shí)現(xiàn)接口時(shí)無(wú)需實(shí)現(xiàn)具有默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的方法，請(qǐng)創(chuàng)建實(shí)現(xiàn) Map<K,V> 接口的 MapImpl 類：
public class MapImpl<K,V> implements Map<K, V> { 清單 18 顯示了完整的 MapImpl 類，實(shí)現(xiàn)了不提供默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的方法。
import java.util.Collection;import java.util.Map;import java.util.Set;public class MapImpl<K,V> implements Map<K, V> { public static void main(String[] args) { } @Override public int size() { return 0; } @Override public boolean isEmpty() { return false; } @Override public boolean containsKey(Object key) { return false; } @Override public boolean containsValue(Object value) { return false; } @Override public V get(Object key) { return null; } @Override public V put(K key, V value) { return null; } @Override public V remove(Object key) { return null; } @Override public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) { } @Override public void clear() { } @Override public Set<K> keySet() { return null; } @Override public Collection<V> values() { return null; } @Override public Set<java.util.Map.Entry<K, V>> entrySet() { return null; }} 清單 18
雖然 Map<K,V> 接口是一個(gè)預(yù)定義的接口，但也可以使用虛擬擴(kuò)展方法定義一個(gè)新接口。使用 default 關(guān)鍵字創(chuàng)建為所有方法提供默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的 EmployeeDefault 接口，如清單 19 所示。
public interface EmployeeDefault { String name = "John Smith"; String title = "PHP Developer"; String dept = "PHP"; default void setName(String name) { System.out.println(name); } default String getName() { return name; } default void setTitle(String title) { System.out.println(title); } default String getTitle() { return title; } default void setDept(String dept) { System.out.println(dept); } default String getDept() { return dept; }} 清單 19
如果使用 default 關(guān)鍵字聲明接口方法，則該方法必須按編譯器錯(cuò)誤指出的方式提供實(shí)現(xiàn)，如圖 28 所示。
圖 28
默認(rèn)情況下，接口的字段處于終態(tài)，不能在默認(rèn)方法的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)中賦值，如圖 29 中的編譯器錯(cuò)誤所示。
圖 29
沒(méi)有實(shí)現(xiàn) EmployeeDefault 接口的類，也可以提供虛擬擴(kuò)展方法的實(shí)現(xiàn)。EmployeeDefaultImpl 類實(shí)現(xiàn)了 EmployeeDefault 接口，沒(méi)有為從 EmployeeDefault 繼承的任何虛擬擴(kuò)展方法提供實(shí)現(xiàn)。EmployeeDefaultImpl 類使用方法調(diào)用表達(dá)式調(diào)用虛擬擴(kuò)展方法，如清單 20 所示。
public class EmployeeDefaultImpl implements EmployeeDefault { public static void main(String[] args) { EmployeeDefaultImpl employeeDefaultImpl=new EmployeeDefaultImpl(); System.out.println(employeeDefaultImpl.getName()); System.out.println(employeeDefaultImpl.getTitle()); System.out.println(employeeDefaultImpl.getDept()); }} 清單 20
本文介紹了 JDK 8 的新特性 — lambda 表達(dá)式，其語(yǔ)法簡(jiǎn)潔，是匿名類的簡(jiǎn)短形式。此外，還介紹了虛擬擴(kuò)展方法，它非常有用，因?yàn)樗峁┝司哂心J(rèn)方法實(shí)現(xiàn)的接口；如果實(shí)現(xiàn)類不提供方法的實(shí)現(xiàn)，則會(huì)使用該默認(rèn)的方法實(shí)現(xiàn)。
Deepak Vohra 是一名 NuBean 顧問(wèn)、Web 開(kāi)發(fā)人員、Sun 認(rèn)證的 Java 1.4 程序員和 Sun 認(rèn)證的 Java EE Web 組件開(kāi)發(fā)人員。
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