1. Lambda簡介

可以把Lambda表示式理解為簡潔地表示可傳遞的匿名函式的一種方式：它沒有名稱，但它有引數列表、函式主體、返回型別，可能還有一個可以丟擲的異常列表。

• 匿名——我們說匿名，是因為它不像普通的方法那樣有一個明確的名稱:寫得少而想得多!
• 函式——我們說它是函式，是因為Lambda函式不像方法那樣屬於某個特定的類。但和方法一樣，Lambda有引數列表、函式主體、返回型別，還可能有可以丟擲的異常列表。
• 傳遞——Lambda表示式可以作為引數傳遞給方法或儲存在變數中。
• 簡潔——無需像匿名類那樣寫很多模板程式碼。

2. Lambda寫法

(parameters) -> expression 或 (parameters) -> { statements; } eg：(Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); Lambda表示式有三個部分:

• 引數列表——這裡它採用了Comparator中compare方法的引數，兩個Apple。
• 箭頭——箭頭->把引數列表與Lambda主體分隔開。
• Lambda主體——比較兩個Apple的重量。表示式就是Lambda的返回值了。

3. 函式式介面和函式描述符

函式式介面就是隻定義一個抽象方法的介面。介面上標有@FunctionalInterface表示該介面會設計成 一個函式式介面，如果你用@FunctionalInterface定義了一個介面，而它卻不是函式式介面的話，編譯器將返回一個提示原因的錯誤。介面現在還可以擁有預設方法(即在類沒有對方法進行實現時， 其主體為方法提供預設實現的方法)。哪怕有很多預設方法，只要介面只定義了一個抽象方法，它就仍然是一個函式式介面。

函式式介面的抽象方法的簽名就是Lambda表示式的簽名。我們將這種抽象方法叫作：函式描述符。例如，Runnable介面可以看作一個什麼也不接受什麼也不返回(void)的函式的簽名，因為它只有一個叫作run的抽象方法，這個方法什麼也不接受，什麼也不返回(void)。

4. 三種常用的函式式介面

4.1 Predicate

/**
 * Represents a predicate (boolean-valued function) of one argument.
 * <p>This is a <a href="package-summary.html">functional interface</a>
 * whose functional method is {@link #test(Object)}.
 * @param <T> the type of the input to the predicate
 * @since 1.8
 */
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
    /**
     * Evaluates this predicate on the given argument.
     * @param t the input argument
     * @return {@code true} if the input argument matches the predicate,
     * otherwise {@code false}
     */
    boolean test(T t);
}
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Predicate的英文示意是：謂詞。 Predicate介面定義了一個名叫test的抽象方法，它接受泛型T物件，並返回一個boolean。

4.2 Consumer

/**
* Represents an operation that accepts a single input argument and returns no
* result. Unlike most other functional interfaces, {@code Consumer} is expected
* to operate via side-effects.
* <p>This is a <a href="package-summary.html">functional interface</a>
* whose functional method is {@link #accept(Object)}.
* @param <T> the type of the input to the operation
* @since 1.8
*/
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
   /**
    * Performs this operation on the given argument.
    * @param t the input argument
    */
   void accept(T t);
}
複製程式碼

Consumer的英文示意是：消費者。 Consumer介面定義了一個名叫accept的抽象方法，它接受泛型T物件，並沒有返回任何值。

4.3 Function

/**
* Represents a function that accepts one argument and produces a result.
* <p>This is a <a href="package-summary.html">functional interface</a>
* whose functional method is {@link #apply(Object)}.
* @param <T> the type of the input to the function
* @param <R> the type of the result of the function
* @since 1.8
*/
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
   /**
    * Applies this function to the given argument.
    * @param t the function argument
    * @return the function result
    */
   R apply(T t);
}
複製程式碼

Function的英文示意是：功能。 Function介面定義了一個名叫apply的抽象方法，它接受泛型T物件，並返回一個泛型R的物件。

Java還有一個自動裝箱機制來幫助程式設計師執行這一任務:裝箱和拆箱操作是自動完成的。但這在效能方面是要付出代價的。裝箱後的值本質上就是把原始型別包裹起來，並儲存在堆裡。因此，裝箱後的值需要更多的記憶體，並需要額外的記憶體搜尋來獲取被包裹的原始值。Java 8為我們前面所說的函式式介面帶來了一個專門的版本，以便在輸入和輸出都是原始型別時避免自動裝箱的操作。

4.4 Java 8中的常用函式式介面

5. 型別檢查、型別推斷以及限制

5.1 型別檢查

Lambda的型別是從使用Lambda的上下文推斷出來的。上下文(比如，接受它傳遞的方法的引數，或接受它的值的區域性變數)中Lambda表示式需要的型別稱為目標型別。

型別檢查過程可以分解為如下所示。

• 首先，你要找出filter方法的宣告。
• 第二，要求它是Predicate(目標型別)物件的第二個正式引數。
• 第三，Predicate是一個函式式介面，定義了一個叫作test的抽象方法。
• 第四，test方法描述了一個函式描述符，它可以接受一個Apple，並返回一個boolean.
• 最後，filter的任何實際引數都必須匹配這個要求。

這段程式碼是有效的，因為我們所傳遞的Lambda表示式也同樣接受Apple為引數，並返回一個 boolean。請注意，如果Lambda表示式丟擲一個異常，那麼抽象方法所宣告的throws語句也必 須與之匹配。有了目標型別的概念，同一個Lambda表示式就可以與不同的函式式介面聯絡起來，只要它 們的抽象方法簽名能夠相容。比如，前面提到的Callable和PrivilegedAction，這兩個介面都代表著什麼也不接受且返回一個泛型T的函式。 因此，下面兩個賦值是有效的:

Callable<Integer> c = () -> 42;
PrivilegedAction<Integer> p = () -> 42;
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特殊的void相容規則 如果一個Lambda的主體是一個語句表示式， 它就和一個返回void的函式描述符相容(當然需要引數列表也相容)。 例如，以下兩行都是合法的，儘管List的add方法返回了一個 boolean，而不是Consumer上下文(T -> void)所要求的void:

// Predicate返回了一個boolean 
Predicate<String> p = s -> list.add(s); 
// Consumer返回了一個void 
Consumer<String> b = s -> list.add(s);
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5.2 型別推斷

Java編譯器會從上下文(目標型別)推斷出用什麼函式式接 口來配合Lambda表示式，這意味著它也可以推斷出適合Lambda的簽名，因為函式描述符可以通過目標型別來得到。這樣做的好處在於，編譯器可以瞭解Lambda表示式的引數型別，這樣就可以在Lambda語法中省去標註引數型別。

// 沒有類 型推斷
Comparator<Apple> c = (Apple a1, Apple a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); 
// 有型別推斷
Comparator<Apple> c = (a1, a2) -> a1.getWeight().compareTo(a2.getWeight()); 
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5.3 使用區域性變數

Lambda表示式 也允許使用自由變數(不是引數，而是在外層作用域中定義的變數)，就像匿名類一樣。 它們被 稱作捕獲Lambda。 Lambda捕獲的區域性變數必須顯式宣告為final， 或事實上是final。換句話說，Lambda表示式只能捕獲指派給它們的區域性變數一次。

• 第一，例項變數和區域性變數背後的實現有一 個關鍵不同。例項變數都儲存在堆中，而區域性變數則儲存在棧上。如果Lambda可以直接訪問區域性變數，而且Lambda是在一個執行緒中使用的，則使用Lambda的執行緒，可能會在分配該變數的執行緒將這個變數收回之後，去訪問該變數。因此，Java在訪問自由區域性變數時，實際上是在訪問它的副本，而不是訪問原始變數。如果區域性變數僅僅賦值一次那就沒有什麼區別了——因此就有了這個限制。
• 第二，這一限制不鼓勵你使用改變外部變數的典型指令式程式設計模式(我們會在以後的各章中 解釋，這種模式會阻礙很容易做到的並行處理)。

6. 方法引用

方法引用可以被看作僅僅呼叫特定方法的Lambda的一種快捷 寫法，方法引用看作針對僅僅涉及單一方法的Lambda的語法糖。目標引用放在分隔符::前，方法的名稱放在後面。方法引用主要有三類：

• (1) 指向靜態方法的方法引用(例如Integer的parseInt方法，寫作Integer::parseInt)。
• (2) 指向任意型別例項方法的方法引用(例如String的length方法，寫作 String::length)。
• (3) 指向現有物件的例項方法的方法引用(假設你有一個區域性變數expensiveTransaction 用於存放Transaction型別的物件，它支援例項方法getValue，那麼你就可以寫expensive- Transaction::getValue)。

對於一個現有建構函式，你可以利用它的名稱和關鍵字new來建立它的一個引用: ClassName::new。它的功能與指向靜態方法的引用類似。
Supplier<Apple> c1 = Apple::new;
Apple a1 = c1.get();
     
這就等價於:
Supplier<Apple> c1 = () -> new Apple(); // 利用預設建構函式建立 Apple的Lambda表示式
Apple a1 = c1.get(); // 呼叫Supplier的get方法 將產生一個新的Apple
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7. 複合Lambda表示式的有用方法

7.1 比較器複合

Comparator<Apple> c = Comparator.comparing(Apple::getWeight);
// 逆序 按重量遞 減排序
inventory.sort(comparing(Apple::getWeight).reversed());
// 比較器鏈 按重量遞減排序;兩個蘋果一樣重時，進一步按國家排序
inventory.sort(comparing(Apple::getWeight)
         .reversed()
         .thenComparing(Apple::getCountry));
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7.2 謂詞複合

// 產生現有Predicate 物件redApple的非
Predicate<Apple> notRedApple = redApple.negate();
// 連結兩個謂詞來生成另 一個Predicate物件  一個蘋果既是紅色又比較重
Predicate<Apple> redAndHeavyApple = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150);
// 連結Predicate的方法來構造更復雜Predicate物件 表達要麼是重(150克以上)的紅蘋果，要麼是綠蘋果
Predicate<Apple> redAndHeavyAppleOrGreen = redApple.and(a -> a.getWeight() > 150) 
                                            .or(a -> "green".equals(a.getColor()));
請注意，and和or方法是按照在表示式鏈中的位置，從左向右確定優 先級的。因此，a.or(b).and(c)可以看作(a || b) && c。
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7.3 函式複合

andThen方法會返回一個函式，它先對輸入應用一個給定函式，再對輸出應用另一個函式。 比如，
Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1;
Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2;
Function<Integer, Integer> h = f.andThen(g);
int result = h.apply(1);
數學上會寫作g(f(x))或(g o f)(x)
這將返回4

compose方法，先把給定的函式用作compose的引數裡面給的那個函 數，然後再把函式本身用於結果。
Function<Integer, Integer> f = x -> x + 1;
Function<Integer, Integer> g = x -> x * 2;
Function<Integer, Integer> h = f.compose(g);
int result = h.apply(1);
數學上會寫作f(g(x))或(f o g)(x) 
這將返回3
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8. 小結

以下是你應從本章中學到的關鍵概念。

• Lambda表示式可以理解為一種匿名函式:它沒有名稱，但有引數列表、函式主體、返回型別，可能還有一個可以丟擲的異常的列表。
• Lambda表示式讓你可以簡潔地傳遞程式碼。
• 函式式介面就是僅僅宣告瞭一個抽象方法的介面。
• 只有在接受函式式介面的地方才可以使用Lambda表示式。
• Lambda表示式允許你直接內聯，為函式式介面的抽象方法提供實現，並且將整個表示式作為函式式介面的一個例項。
• Java 8自帶一些常用的函式式介面，放在java.util.function包裡，包括Predicate、Function<T,R>、Supplier、Consumer和BinaryOperator，如表3-2所述。
• 為了避免裝箱操作，對Predicate和Function<T, R>等通用函式式介面的原始型別特化:IntPredicate、IntToLongFunction等。
• 環繞執行模式(即在方法所必需的程式碼中間，你需要執行點兒什麼操作，比如資源分配 和清理)可以配合Lambda提高靈活性和可重用性。
• Lambda表示式所需要代表的型別稱為目標型別。
• 方法引用讓你重複使用現有的方法實現並直接傳遞它們。
• Comparator、Predicate和Function等函式式介面都有幾個可以用來結合Lambda表示式的預設方法。

Tips

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