Java Lambda表达式

Lambda 表达式（Lambda expression）是一个匿名函数，基于数学中的λ演算得名，也可称为闭包（Closure）。现在很多语言都支持 Lambda 表达式，如 C++、C#、Java、 Python 和 JavaScript 等。

Lambda 表达式是推动 Java 8 发布的重要新特性，它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），下面通过例 1 来理解 Lambda 表达式的概念。

例 1

先定义一个计算数值的接口，代码如下。

// 可计算接口
public interface Calculable {
    // 计算两个int数值
    int calculateInt(int a, int b);
}

Calculable 接口只有一个方法 calculateInt，参数是两个 int 类型，返回值也是 int 类型。实现方法代码如下：

public class Test{

    /**
     * 通过操作符，进行计算
     *
     * @param opr 操作符
     * @return 实现Calculable接口对象
     */
    public static Calculable calculate(char opr) {
        Calculable result;
        if (opr == '+') {
            // 匿名内部类实现Calculable接口
            result = new Calculable() {
                // 实现加法运算
                @Override
                public int calculateInt(int a, int b) {

                    return a + b;
                }
            };
        } else {
            // 匿名内部类实现Calculable接口
            result = new Calculable() {
                // 实现减法运算
                @Override
                public int calculateInt(int a, int b) {
                    return a - b;
                }
            };
        }
        return result;
    }
}

方法 calculate 中 opr 参数是运算符，返回值是实现 Calculable 接口对象。代码第 13 行和第 23 行都采用匿名内部类实现 Calculable 接口。代码第 16 行实现加法运算。代码第 26 行实现减法运算。

public static void main(String[] args) {
    int n1 = 10;
    int n2 = 5;
    // 实现加法计算Calculable对象
    Calculable f1 = calculate('+');
    // 实现减法计算Calculable对象
    Calculable f2 = calculate('-');
    // 调用calculateInt方法进行加法计算
    System.out.println(n1 + "+" + n2 + "=" + f1.calculateInt(n1, n2));
    // System.out.printf("%d + %d = %d \n", n1, n2, f1.calculateInt(n1, n2));
    // 调用calculateInt方法进行减法计算
    System.out.println(n1 + "-" + n2 + "=" + f1.calculateInt(n1, n2));
    // System.out.printf("%d - %d = %d \n", n1, n2, f2.calculateInt(n1, n2));
}

代码第 5 行中 f1 是实现加法计算 Calculable 对象，代码第 7 行中 f2 是实现减法计算 Calculable 对象。代码第 9 行和第 12 行才进行方法调用。

上述代码中列出了两种输出方式，下面简单介绍一下 Java 中常见的输出函数：

1. printf 主要继承了C语言中 printf 的一些特性，可以进行格式化输出。
2. print 就是一般的标准输出，但是不换行。
3. println 和 print 基本没什么差别，就是最后会换行。

输出结果如下：

例 1 使用匿名内部类的方法 calculate 代码很臃肿，Java 8 采用 Lambda 表达式可以替代匿名内部类。修改之后的通用方法 calculate 代码如下：

/**
* 通过操作符，进行计算
* @param opr 操作符
* @return 实现Calculable接口对象
*/
public static Calculable calculate(char opr) {
    Calculable result;
    if (opr == '+') {
        // Lambda表达式实现Calculable接口
        result = (int a, int b) -> {
            return a + b;
        };
    } else {
        // Lambda表达式实现Calculable接口
        result = (int a, int b) -> {
            return a - b;
        };
    }
    return result;
}

代码第 10 行和第 15 行用 Lambda 表达式替代匿名内部类，可见代码变得简洁。通过以上示例我们发现，Lambda 表达式是一个匿名函数（方法）代码块，可以作为表达式、方法参数和方法返回值。

Lambda 表达式标准语法形式如下：

->被称为箭头操作符或 Lambda 操作符，箭头操作符将 Lambda 表达式拆分成两部分：

• 左侧：Lambda 表达式的参数列表。
• 右侧：Lambda 表达式中所需执行的功能，用{ }包起来，即 Lambda 体。

Java Lambda 表达式的优缺点

优点：

1. 代码简洁，开发迅速
2. 方便函数式编程
3. 非常容易进行并行计算
4. Java 引入 Lambda，改善了集合操作（引入 Stream API）

缺点：

1. 代码可读性变差
2. 在非并行计算中，很多计算未必有传统的 for 性能要高
3. 不容易进行调试

函数式接口

Lambda 表达式实现的接口不是普通的接口，而是函数式接口。如果一个接口中，有且只有一个抽象的方法（Object 类中的方法不包括在内），那这个接口就可以被看做是函数式接口。这种接口只能有一个方法。如果接口中声明多个抽象方法，那么 Lambda 表达式会发生编译错误：

这说明该接口不是函数式接口，为了防止在函数式接口中声明多个抽象方法，Java 8 提供了一个声明函数式接口注解 @FunctionalInterface，示例代码如下。

// 可计算接口
@FunctionalInterface
public interface Calculable {
    // 计算两个int数值
    int calculateInt(int a, int b);
}

在接口之前使用 @FunctionalInterface 注解修饰，那么试图增加一个抽象方法时会发生编译错误。但可以添加默认方法和静态方法。 

@FunctionalInterface 注解与 @Override 注解的作用类似。Java 8 中专门为函数式接口引入了一个新的注解 @FunctionalInterface。该注解可用于一个接口的定义上，一旦使用该注解来定义接口，编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法，否则将会报错。需要注意的是，即使不使用该注解，只要满足函数式接口的定义，这仍然是一个函数式接口，使用起来都一样。 

提示：Lambda 表达式是一个匿名方法代码，Java 中的方法必须声明在类或接口中，那么 Lambda 表达式所实现的匿名方法是在函数式接口中声明的。