掃盲貼(一)——JDK8新特性：Lambda表達式入門

原文鏈接: Start Using Java Lambda Expressions

原翻譯url：http://blog.csdn.net/renfufei/article/details/24600507/

下載示例程序 Examples.zip 。
原文日期: 2014年4月16日

翻譯日期: 2014年4月27日
翻譯人員: 鐵錨
簡介
(譯者注:雖然看着很先進，其實Lambda表達式的本質只是一個"語法糖",由編譯器推斷並幫你轉換包裝爲常規的代碼,因此你可以使用更少的代碼來實現同樣的功能。本人建議不要亂用,因爲這就和某些很高級的黑客寫的代碼一樣,簡潔,難懂,難以調試,維護人員想罵娘.)
Lambda表達式是Java SE 8中一個重要的新特性。lambda表達式允許你通過表達式來代替功能接口。 lambda表達式就和方法一樣,它提供了一個正常的參數列表和一個使用這些參數的主體(body,可以是一個表達式或一個代碼塊)。
Lambda表達式還增強了集合庫。 Java SE 8添加了2個對集合數據進行批量操作的包: java.util.function 包以及java.util.stream 包。 流(stream)就如同迭代器(iterator),但附加了許多額外的功能。 總的來說,lambda表達式和 stream 是自Java語言添加泛型(Generics)和註解(annotation)以來最大的變化。 在本文中,我們將從簡單到複雜的示例中見認識lambda表達式和stream的強悍。
環境準備
如果還沒有安裝Java 8,那麼你應該先安裝才能使用lambda和stream(譯者建議在虛擬機中安裝,測試使用)。 像NetBeans 和IntelliJ IDEA 一類的工具和IDE就支持Java 8特性,包括lambda表達式,可重複的註解,緊湊的概要文件和其他特性。
下面是Java SE 8和NetBeans IDE 8的下載鏈接:
Java Platform (JDK 8): 從Oracle下載Java 8,也可以和NetBeans IDE一起下載
NetBeans IDE 8: 從NetBeans官網下載NetBeans IDE
Lambda表達式的語法
基本語法:
(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }

下面是Java lambda表達式的簡單例子:

// 1. 不需要參數,返回值爲 5
() -> 5

// 2. 接收一個參數(數字類型),返回其2倍的值
x -> 2 * x

// 3. 接受2個參數(數字),並返回他們的差值
(x, y) -> x – y

// 4. 接收2個int型整數,返回他們的和
(int x, int y) -> x + y

// 5. 接受一個 string 對象,並在控制檯打印,不返回任何值(看起來像是返回void)
(String s) -> System.out.print(s)

基本的Lambda例子
現在,我們已經知道什麼是lambda表達式,讓我們先從一些基本的例子開始。 在本節中,我們將看到lambda表達式如何影響我們編碼的方式。 假設有一個玩家List ,程序員可以使用 for 語句 ("for 循環")來遍歷,在Java SE 8中可以轉換爲另一種形式:

String[] atp = {"Rafael Nadal", "Novak Djokovic",
       "Stanislas Wawrinka",
       "David Ferrer","Roger Federer",
       "Andy Murray","Tomas Berdych",
       "Juan Martin Del Potro"};
List<String> players =  Arrays.asList(atp);

// 以前的循環方式
for (String player : players) {
     System.out.print(player + "; ");
}

// 使用 lambda 表達式以及函數操作(functional operation)
players.forEach((player) -> System.out.print(player + "; "));

// 在 Java 8 中使用雙冒號操作符(double colon operator)
players.forEach(System.out::println);

正如您看到的,lambda表達式可以將我們的代碼縮減到一行。 另一個例子是在圖形用戶界面程序中,匿名類可以使用lambda表達式來代替。 同樣,在實現Runnable接口時也可以這樣使用:

// 使用匿名內部類
btn.setOnAction(new EventHandler<ActionEvent>() {
          @Override
          public void handle(ActionEvent event) {
              System.out.println("Hello World!");
          }
    });

// 或者使用 lambda expression
btn.setOnAction(event -> System.out.println("Hello World!"));

下面是使用lambdas 來實現 Runnable接口 的示例:

// 1.1使用匿名內部類
new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello world !");
    }
}).start();

// 1.2使用 lambda expression
new Thread(() -> System.out.println("Hello world !")).start();

// 2.1使用匿名內部類
Runnable race1 = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello world !");
    }
};

// 2.2使用 lambda expression
Runnable race2 = () -> System.out.println("Hello world !");

// 直接調用 run 方法(沒開新線程哦!)
race1.run();
race2.run();

Runnable 的 lambda表達式,使用塊格式,將五行代碼轉換成單行語句。 接下來,在下一節中我們將使用lambdas對集合進行排序。
使用Lambdas排序集合
在Java中,Comparator 類被用來排序集合。 在下面的例子中,我們將根據球員的 name, surname, name 長度 以及最後一個字母。 和前面的示例一樣,先使用匿名內部類來排序,然後再使用lambda表達式精簡我們的代碼。
在第一個例子中,我們將根據name來排序list。 使用舊的方式,代碼如下所示:

String[] players = {"Rafael Nadal", "Novak Djokovic",
    "Stanislas Wawrinka", "David Ferrer",
    "Roger Federer", "Andy Murray",
    "Tomas Berdych", "Juan Martin Del Potro",
    "Richard Gasquet", "John Isner"};

// 1.1 使用匿名內部類根據 name 排序 players
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {
        return (s1.compareTo(s2));
    }
});

使用lambdas,可以通過下面的代碼實現同樣的功能:

// 1.2 使用 lambda expression 排序 players
Comparator<String> sortByName = (String s1, String s2) -> (s1.compareTo(s2));
Arrays.sort(players, sortByName);

// 1.3 也可以採用如下形式:
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.compareTo(s2)));

其他的排序如下所示。 和上面的示例一樣,代碼分別通過匿名內部類和一些lambda表達式來實現Comparator :

// 1.1 使用匿名內部類根據 surname 排序 players
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {
        return (s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo(s2.substring(s2.indexOf(" "))));
    }
});

// 1.2 使用 lambda expression 排序,根據 surname
Comparator<String> sortBySurname = (String s1, String s2) ->
    ( s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo( s2.substring(s2.indexOf(" ")) ) );
Arrays.sort(players, sortBySurname);

// 1.3 或者這樣,懷疑原作者是不是想錯了,括號好多...
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) ->
      ( s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo( s2.substring(s2.indexOf(" ")) ) )
    );

// 2.1 使用匿名內部類根據 name lenght 排序 players
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {
        return (s1.length() - s2.length());
    }
});

// 2.2 使用 lambda expression 排序,根據 name lenght
Comparator<String> sortByNameLenght = (String s1, String s2) -> (s1.length() - s2.length());
Arrays.sort(players, sortByNameLenght);

// 2.3 or this
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.length() - s2.length()));

// 3.1 使用匿名內部類排序 players, 根據最後一個字母
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String s1, String s2) {
        return (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1));
    }
});

// 3.2 使用 lambda expression 排序,根據最後一個字母
Comparator<String> sortByLastLetter =
    (String s1, String s2) ->
        (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1));
Arrays.sort(players, sortByLastLetter);

// 3.3 or this
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1)));

就是這樣,簡潔又直觀。 在下一節中我們將探索更多lambdas的能力,並將其與 stream 結合起來使用。
使用Lambdas和Streams
Stream是對集合的包裝,通常和lambda一起使用。 使用lambdas可以支持許多操作,如 map, filter, limit, sorted, count, min, max, sum, collect 等等。 同樣,Stream使用懶運算,他們並不會真正地讀取所有數據,遇到像getFirst() 這樣的方法就會結束鏈式語法。 在接下來的例子中,我們將探索lambdas和streams 能做什麼。 我們創建了一個Person類並使用這個類來添加一些數據到list中,將用於進一步流操作。 Person 只是一個簡單的POJO類:

public class Person {

private String firstName, lastName, job, gender;
private int salary, age;

public Person(String firstName, String lastName, String job,
                String gender, int age, int salary)       {
          this.firstName = firstName;
          this.lastName = lastName;
          this.gender = gender;
          this.age = age;
          this.job = job;
          this.salary = salary;
}
// Getter and Setter
// . . . . .
}

接下來,我們將創建兩個list,都用來存放Person對象:

List<Person> javaProgrammers = new ArrayList<Person>() {
  {
    add(new Person("Elsdon", "Jaycob", "Java programmer", "male", 43, 2000));
    add(new Person("Tamsen", "Brittany", "Java programmer", "female", 23, 1500));
    add(new Person("Floyd", "Donny", "Java programmer", "male", 33, 1800));
    add(new Person("Sindy", "Jonie", "Java programmer", "female", 32, 1600));
    add(new Person("Vere", "Hervey", "Java programmer", "male", 22, 1200));
    add(new Person("Maude", "Jaimie", "Java programmer", "female", 27, 1900));
    add(new Person("Shawn", "Randall", "Java programmer", "male", 30, 2300));
    add(new Person("Jayden", "Corrina", "Java programmer", "female", 35, 1700));
    add(new Person("Palmer", "Dene", "Java programmer", "male", 33, 2000));
    add(new Person("Addison", "Pam", "Java programmer", "female", 34, 1300));
  }
};

List<Person> phpProgrammers = new ArrayList<Person>() {
  {
    add(new Person("Jarrod", "Pace", "PHP programmer", "male", 34, 1550));
    add(new Person("Clarette", "Cicely", "PHP programmer", "female", 23, 1200));
    add(new Person("Victor", "Channing", "PHP programmer", "male", 32, 1600));
    add(new Person("Tori", "Sheryl", "PHP programmer", "female", 21, 1000));
    add(new Person("Osborne", "Shad", "PHP programmer", "male", 32, 1100));
    add(new Person("Rosalind", "Layla", "PHP programmer", "female", 25, 1300));
    add(new Person("Fraser", "Hewie", "PHP programmer", "male", 36, 1100));
    add(new Person("Quinn", "Tamara", "PHP programmer", "female", 21, 1000));
    add(new Person("Alvin", "Lance", "PHP programmer", "male", 38, 1600));
    add(new Person("Evonne", "Shari", "PHP programmer", "female", 40, 1800));
  }
};

現在我們使用forEach方法來迭代輸出上述列表:

System.out.println("所有程序員的姓名:");
javaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
phpProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

我們同樣使用forEach方法,增加程序員的工資5%:

System.out.println("給程序員加薪 5% :");
Consumer<Person> giveRaise = e -> e.setSalary(e.getSalary() / 100 * 5 + e.getSalary());

javaProgrammers.forEach(giveRaise);
phpProgrammers.forEach(giveRaise);

另一個有用的方法是過濾器filter() ,讓我們顯示月薪超過1400美元的PHP程序員:

System.out.println("下面是月薪超過 $1,400 的PHP程序員:")
phpProgrammers.stream()
          .filter((p) -> (p.getSalary() > 1400))
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

我們也可以定義過濾器,然後重用它們來執行其他操作:

// 定義 filters
Predicate<Person> ageFilter = (p) -> (p.getAge() > 25);
Predicate<Person> salaryFilter = (p) -> (p.getSalary() > 1400);
Predicate<Person> genderFilter = (p) -> ("female".equals(p.getGender()));

System.out.println("下面是年齡大於 24歲且月薪在$1,400以上的女PHP程序員:");
phpProgrammers.stream()
          .filter(ageFilter)
          .filter(salaryFilter)
          .filter(genderFilter)
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

// 重用filters
System.out.println("年齡大於 24歲的女性 Java programmers:");
javaProgrammers.stream()
          .filter(ageFilter)
          .filter(genderFilter)
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

使用limit方法,可以限制結果集的個數:

System.out.println("最前面的3個 Java programmers:");
javaProgrammers.stream()
          .limit(3)
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));


System.out.println("最前面的3個女性 Java programmers:");
javaProgrammers.stream()
          .filter(genderFilter)
          .limit(3)
          .forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));

排序呢? 我們在stream中能處理嗎? 答案是肯定的。 在下面的例子中,我們將根據名字和薪水排序Java程序員,放到一個list中,然後顯示列表:

System.out.println("根據 name 排序,並顯示前5個 Java programmers:");
List<Person> sortedJavaProgrammers = javaProgrammers
          .stream()
          .sorted((p, p2) -> (p.getFirstName().compareTo(p2.getFirstName())))
          .limit(5)
          .collect(toList());

sortedJavaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; %n", p.getFirstName(), p.getLastName()));

System.out.println("根據 salary 排序 Java programmers:");
sortedJavaProgrammers = javaProgrammers
          .stream()
          .sorted( (p, p2) -> (p.getSalary() - p2.getSalary()) )
          .collect( toList() );

sortedJavaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; %n", p.getFirstName(), p.getLastName()));

如果我們只對最低和最高的薪水感興趣,比排序後選擇第一個/最後一個 更快的是min和max方法:

System.out.println("工資最低的 Java programmer:");
Person pers = javaProgrammers
          .stream()
          .min((p1, p2) -> (p1.getSalary() - p2.getSalary()))
          .get()

System.out.printf("Name: %s %s; Salary: $%,d.", pers.getFirstName(), pers.getLastName(), pers.getSalary())

System.out.println("工資最高的 Java programmer:");
Person person = javaProgrammers
          .stream()
          .max((p, p2) -> (p.getSalary() - p2.getSalary()))
          .get()

System.out.printf("Name: %s %s; Salary: $%,d.", person.getFirstName(), person.getLastName(), person.getSalary())

上面的例子中我們已經看到 collect 方法是如何工作的。 結合 map 方法,我們可以使用 collect 方法來將我們的結果集放到一個字符串,一個 Set 或一個TreeSet中:

System.out.println("將 PHP programmers 的 first name 拼接成字符串:");
String phpDevelopers = phpProgrammers
          .stream()
          .map(Person::getFirstName)
          .collect(joining(" ; ")); // 在進一步的操作中可以作爲標記(token)

System.out.println("將 Java programmers 的 first name 存放到 Set:");
Set<String> javaDevFirstName = javaProgrammers
          .stream()
          .map(Person::getFirstName)
          .collect(toSet());

System.out.println("將 Java programmers 的 first name 存放到 TreeSet:");
TreeSet<String> javaDevLastName = javaProgrammers
          .stream()
          .map(Person::getLastName)
          .collect(toCollection(TreeSet::new));

Streams 還可以是並行的(parallel)。 示例如下:

System.out.println("計算付給 Java programmers 的所有money:");
int totalSalary = javaProgrammers
          .parallelStream()
          .mapToInt(p -> p.getSalary())
          .sum();

我們可以使用summaryStatistics方法獲得stream 中元素的各種彙總數據。 接下來,我們可以訪問這些方法,比如getMax, getMin, getSum或getAverage:

//計算 count, min, max, sum, and average for numbers
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
IntSummaryStatistics stats = numbers
          .stream()
          .mapToInt((x) -> x)
          .summaryStatistics();

System.out.println("List中最大的數字 : " + stats.getMax());
System.out.println("List中最小的數字 : " + stats.getMin());
System.out.println("所有數字的總和   : " + stats.getSum());
System.out.println("所有數字的平均值 : " + stats.getAverage());

OK,就這樣,希望你喜歡它!
總結
在本文中,我們學會了使用lambda表達式的不同方式,從基本的示例,到使用lambdas和streams的複雜示例。 此外,我們還學習瞭如何使用lambda表達式與Comparator 類來對Java集合進行排序。