摘要：在支持一類函數的語言中，表達式的類型將是函數。匿名函數的返回類型與該主體表達式一致如果表達式的主體包含一條以上語句，則表達式必須包含在花括號中形成代碼塊。注意，使用表達式的方法不止一種。
摘要：此篇文章主要介紹 Java8 Lambda 表達式產生的背景和用法，以及 Lambda 表達式與匿名類的不同等。本文系 OneAPM 工程師編譯整理。
Java 是一流的面向對象語言，除了部分簡單數據類型，Java 中的一切都是對象，即使數組也是一種對象，每個類創建的實例也是對象。在 Java 中定義的函數或方法不可能完全獨立，也不能將方法作為參數或返回一個方法給實例。
從 Swing 開始，我們總是通過匿名類給方法傳遞函數功能，以下是舊版的事件監聽代碼：
someObject.addMouseListener(new MouseAdapter() {
public void mouseClicked(MouseEvent e) {
//Event listener implementation goes here...
}
});
在上面的例子里，為了給 Mouse 監聽器添加自定義代碼，我們定義了一個匿名內部類 MouseAdapter 并創建了它的對象，通過這種方式，我們將一些函數功能傳給 addMouseListener 方法。
簡而言之，在 Java 里將普通的方法或函數像參數一樣傳值并不簡單，為此，Java 8 增加了一個語言級的新特性，名為 Lambda 表達式。
為什么 Java 需要 Lambda 表達式？
如果忽視注解(Annotations)、泛型(Generics)等特性，自 Java 語言誕生時起，它的變化并不大。Java 一直都致力維護其對象至上的特征，在使用過 JavaScript 之類的函數式語言之后，Java 如何強調其面向對象的本質，以及源碼層的數據類型如何嚴格變得更加清晰可感。其實，函數對 Java 而言并不重要，在 Java 的世界里，函數無法獨立存在。
在函數式編程語言中，函數是一等公民，它們可以獨立存在，你可以將其賦值給一個變量，或將他們當做參數傳給其他函數。JavaScript 是最典型的函數式編程語言。點擊此處以及此處可以清楚了解 JavaScript 這種函數式語言的好處。函數式語言提供了一種強大的功能——閉包，相比于傳統的編程方法有很多優勢，閉包是一個可調用的對象，它記錄了一些信息，這些信息來自于創建它的作用域。Java 現在提供的最接近閉包的概念便是 Lambda 表達式，雖然閉包與 Lambda 表達式之間存在顯著差別，但至少 Lambda 表達式是閉包很好的替代者。
在 Steve Yegge 辛辣又幽默的博客文章里，描繪了 Java 世界是如何嚴格地以名詞為中心的，如果你還沒看過，趕緊去讀吧，寫得非常風趣幽默，而且恰如其分地解釋了為什么 Java 要引進 Lambda 表達式。
Lambda 表達式為 Java 添加了缺失的函數式編程特點，使我們能將函數當做一等公民看待。盡管不完全正確，我們很快就會見識到 Lambda 與閉包的不同之處，但是又無限地接近閉包。在支持一類函數的語言中，Lambda 表達式的類型將是函數。但是，在 Java 中，Lambda 表達式是對象，他們必須依附于一類特別的對象類型——函數式接口(functional interface)。我們會在后文詳細介紹函數式接口。
Mario Fusco 的這篇思路清晰的文章介紹了為什么 Java 需要 Lambda 表達式。他解釋了為什么現代編程語言必須包含閉包這類特性。
Lambda 表達式簡介
Lambda 表達式是一種匿名函數(對 Java 而言這并不完全正確，但現在姑且這么認為)，簡單地說，它是沒有聲明的方法，也即沒有訪問修飾符、返回值聲明和名字。
你可以將其想做一種速記，在你需要使用某個方法的地方寫上它。當某個方法只使用一次，而且定義很簡短，使用這種速記替代之尤其有效，這樣，你就不必在類中費力寫聲明與方法了。
Java 中的 Lambda 表達式通常使用 (argument) -> (body) 語法書寫，例如：
(arg1, arg2...) -> { body }
(type1 arg1, type2 arg2...) -> { body }
以下是一些 Lambda 表達式的例子：
(int a, int b) -> { return a + b; }
() -> System.out.println("Hello World");
(String s) -> { System.out.println(s); }
() -> 42
() -> { return 3.1415 };
Lambda 表達式的結構
讓我們了解一下 Lambda 表達式的結構。
一個 Lambda 表達式可以有零個或多個參數
參數的類型既可以明確聲明，也可以根據上下文來推斷。例如：(int a)與(a)效果相同
所有參數需包含在圓括號內，參數之間用逗號相隔。例如：(a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)
空圓括號代表參數集為空。例如：() -> 42
當只有一個參數，且其類型可推導時，圓括號（）可省略。例如：a -> return a*a
Lambda 表達式的主體可包含零條或多條語句
如果 Lambda 表達式的主體只有一條語句，花括號{}可省略。匿名函數的返回類型與該主體表達式一致
如果 Lambda 表達式的主體包含一條以上語句，則表達式必須包含在花括號{}中（形成代碼塊）。匿名函數的返回類型與代碼塊的返回類型一致，若沒有返回則為空
什么是函數式接口
在 Java 中，Marker（標記）類型的接口是一種沒有方法或屬性聲明的接口，簡單地說，marker 接口是空接口。相似地，函數式接口是只包含一個抽象方法聲明的接口。
java.lang.Runnable 就是一種函數式接口，在 Runnable 接口中只聲明了一個方法 void run()，相似地，ActionListener 接口也是一種函數式接口，我們使用匿名內部類來實例化函數式接口的對象，有了 Lambda 表達式，這一方式可以得到簡化。
每個 Lambda 表達式都能隱式地賦值給函數式接口，例如，我們可以通過 Lambda 表達式創建 Runnable 接口的引用。
Runnable r = () -> System.out.println("hello world");
當不指明函數式接口時，編譯器會自動解釋這種轉化：
new Thread(
() -> System.out.println("hello world")
).start();
因此，在上面的代碼中，編譯器會自動推斷：根據線程類的構造函數簽名 public Thread(Runnable r) { }，將該 Lambda 表達式賦給 Runnable 接口。
以下是一些 Lambda 表達式及其函數式接口：
Consumer c = (int x) -> { System.out.println(x) };
BiConsumer b = (Integer x, String y) -> System.out.println(x + " : " + y);
Predicate p = (String s) -> { s == null };
@FunctionalInterface 是 Java 8 新加入的一種接口，用于指明該接口類型聲明是根據 Java 語言規范定義的函數式接口。Java 8 還聲明了一些 Lambda 表達式可以使用的函數式接口，當你注釋的接口不是有效的函數式接口時，可以使用 @FunctionalInterface 解決編譯層面的錯誤。
以下是一種自定義的函數式接口：
@FunctionalInterface
public interface WorkerInterface {
public void doSomeWork();
}
根據定義，函數式接口只能有一個抽象方法，如果你嘗試添加第二個抽象方法，將拋出編譯時錯誤。例如：
@FunctionalInterface
public interface WorkerInterface {
public void doSomeWork();
public void doSomeMoreWork();
}
錯誤：
Unexpected @FunctionalInterface annotation
@FunctionalInterface ^ WorkerInterface is not a functional interface multiple
non-overriding abstract methods found in interface WorkerInterface 1 error
函數式接口定義好后，我們可以在 API 中使用它，同時利用 Lambda 表達式。例如：
//定義一個函數式接口
@FunctionalInterface
public interface WorkerInterface {
public void doSomeWork();
}
public class WorkerInterfaceTest {
public static void execute(WorkerInterface worker) {
worker.doSomeWork();
}
public static void main(String [] args) {
//invoke doSomeWork using Annonymous class
execute(new WorkerInterface() {
@Override
public void doSomeWork() {
System.out.println("Worker invoked using Anonymous class");
}
});
//invoke doSomeWork using Lambda expression
execute( () -> System.out.println("Worker invoked using Lambda expression") );
}
}
輸出：
Worker invoked using Anonymous class
Worker invoked using Lambda expression
這上面的例子里，我們創建了自定義的函數式接口并與 Lambda 表達式一起使用。execute() 方法現在可以將 Lambda 表達式作為參數。
Lambda 表達式舉例
學習 Lambda 表達式的最好方式是學習例子。
線程可以通過以下方法初始化：
//舊方法:
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Hello from thread");
}
}).start();
//新方法:
new Thread(
() -> System.out.println("Hello from thread")
).start();
事件處理可以使用 Java 8 的 Lambda 表達式解決。下面的代碼中，我們將使用新舊兩種方式向一個 UI 組件添加 ActionListener：
//Old way:
button.addActionListener(new ActionListener() {
@Override
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
System.out.println("The button was clicked using old fashion code!");
}
});
//New way:
button.addActionListener( (e) -> {
System.out.println("The button was clicked. From Lambda expressions !");
});
以下代碼的作用是打印出給定數組中的所有元素。注意，使用 Lambda 表達式的方法不止一種。在下面的例子中，我們先是用常用的箭頭語法創建 Lambda 表達式，之后，使用 Java 8 全新的雙冒號(::)操作符將一個常規方法轉化為 Lambda 表達式：
//Old way:
List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
for(Integer n: list) {
System.out.println(n);
}
//New way:
List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
list.forEach(n -> System.out.println(n));
//or we can use :: double colon operator in Java 8
list.forEach(System.out::println);
在下面的例子中，我們使用斷言(Predicate)函數式接口創建一個測試，并打印所有通過測試的元素，這樣，你就可以使用 Lambda 表達式規定一些邏輯，并以此為基礎有所作為：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;
public class Main {
public static void main(String [] a) {
List list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
System.out.println("Print all numbers:");
evaluate(list, (n)->true);
System.out.println("Print no numbers:");
evaluate(list, (n)->false);
System.out.println("Print even numbers:");
evaluate(list, (n)-> n%2 == 0 );
System.out.println("Print odd numbers:");
evaluate(list, (n)-> n%2 == 1 );
System.out.println("Print numbers greater than 5:");
evaluate(list, (n)-> n > 5 );
}
public static void evaluate(List list, Predicate predicate) {
for(Integer n: list) {
if(predicate.test(n)) {
System.out.println(n + " ");
}
}
}
}
輸出：
Print all numbers: 1 2 3 4 5 6 7
Print no numbers:
Print even numbers: 2 4 6
Print odd numbers: 1 3 5 7
Print numbers greater than 5: 6 7
下面的例子使用 Lambda 表達式打印數值中每個元素的平方，注意我們使用了 .stream() 方法將常規數組轉化為流。Java 8 增加了一些超棒的流 APIs。java.util.stream.Stream 接口包含許多有用的方法，能結合 Lambda 表達式產生神奇的效果。我們將 Lambda 表達式 x -> x*x 傳給 map() 方法，該方法會作用于流中的所有元素。之后，我們使用 forEach 方法打印數據中的所有元素：
//Old way:
List list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
for(Integer n : list) {
int x = n * n;
System.out.println(x);
}
//New way:
List list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
list.stream().map((x) -> x*x).forEach(System.out::println);
下面的例子會計算給定數值中每個元素平方后的總和。請注意，Lambda 表達式只用一條語句就能達到此功能，這也是 MapReduce 的一個初級例子。我們使用 map() 給每個元素求平方，再使用 reduce() 將所有元素計入一個數值：
//Old way:
List list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
int sum = 0;
for(Integer n : list) {
int x = n * n;
sum = sum + x;
}
System.out.println(sum);
//New way:
List list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
int sum = list.stream().map(x -> x*x).reduce((x,y) -> x + y).get();
System.out.println(sum);
Lambda 表達式與匿名類的區別
使用匿名類與 Lambda 表達式的一大區別在于關鍵詞的使用。對于匿名類，關鍵詞 this 解讀為匿名類，而對于 Lambda 表達式，關鍵詞 this 解讀為寫就 Lambda 的外部類。
Lambda 表達式與匿名類的另一不同在于兩者的編譯方法。Java 編譯器編譯 Lambda 表達式并將他們轉化為類里面的私有函數，它使用 Java 7 中新加的 invokedynamic 指令動態綁定該方法，關于 Java 如何將 Lambda 表達式編譯為字節碼，Tal Weiss 寫了一篇很好的文章。
到此為止啦，親們！
Mark Reinhold，甲骨文的首席架構師，將 Lambda 表達式描述為該編程模型最大的提升——比泛型(generics)還強大。事實的確如此，Lambda 表達式賦予了 Java 程序員相較于其他函數式編程語言缺失的特性，結合虛擬擴展方法之類的特性，Lambda 表達式能寫出一些極好的代碼。
希望這篇文章能讓您對 Java 8 的新特性所有了解。
原文地址：http://viralpatel.net/blogs/Lambda-expressions-java-tutorial/
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