Java 8 中的 Lambda 表達式

Lambda 表達式是 Java 8 最受歡迎的功能。人們將函數式編程的概念引入了 Java 這門完全面向對象的命令式編程語言。

關於函數式編程是如何運作的，這個話題超出了本文的範圍，不過我們會提煉出它一個明顯有別於我們所經常使用的 OOP （面向對象編程）的功能來加以討論。

在本文中, 我們將瞭解到 lambda 表達式具體是什麼東西，還有就是它們是如何將自己融入整個 Java 生態系統的。我們也會對沒有使用 lambda 表達式的代碼以及後面使用 lambda 進行重構的示例代碼進行一下觀察和比較。

瞭解 Lambda 表達式

Lambda 表達式是一塊我們可以將其傳入並執行的代碼。對於作為 Java 程式員的我們而言，並不會怎麼習慣將一塊代碼傳入一個函數這樣的方式。我們的習慣是將定義的代碼封裝到方法體裡面，然後通過對象引用來加以執行，如下所示：

public class LambdaDemo {
    public void printSomething(String something) {
        System.out.println(something);
    }

    public static void main(String[] args) {
        LambdaDemo demo = new LambdaDemo();
        String something = "I am learning Lambda";
        demo.printSomething(something);
    }
}

　這是經典 OOP 開發範式的風格，將方法實現對調用者隱藏。調用者只是簡單地向方法傳入一個變數，然後方法拿這個變數會執行一些操作，並返回另外一個變數值，或者如我們的示例所示，會產生一些副作用效果。

　　現在我們要來看看一種使用了行為傳遞方式，而不是變數傳遞的等效實現。為此，我們要創建一個函數式的介面，裡面定義的是對行為，而不是對方法的抽象。一個函數式介面是一種只有一個方法的介面：

public class LambdaDemo {
    interface Printer {
        void print(String val);
    }

    public void printSomething(String something, Printer printer) {
        printer.print(something);
    }
}

在上面的代碼實現中， Printer 介面負責所有的列印操作。printSomething 方法不再對行為進行定義，而是執行由 Printer 定義的行為:

public static void main(String[] args) {
    LambdaDemo demo = new LambdaDemo();
    String something = "I am using a Functional interface";
    Printer printer = new Printer() {
        @Override
        public void print(String val) {
            System.out.println(val);
        }
    };
    demo.printSomething(something, printer);
}

讀者中比較有觀察能力的可能已經註意到，我並沒有在這裡做什麼新的事情。的確是這樣的，因為我還沒有應用到 lambda 表達式。我們只是簡單地創建了一個 Printer 介面的具體實現，並將它傳入了 printSomething 方法。

　　上面的示例旨在給我們帶來一個將 Lambda 表達式引入到 Java 中的關鍵目標:

　　　　Lambda 表達式原被用於定義一個函數式介面的內聯實現。

在我們使用 lambda 表達式對上面的示例進行重構之前，先來學習一下必要的語法知識:

(param1,param2,param3...,paramN) - > {//代碼塊;}

一個 lambda 表達式的組成，是一個我們通常會定義在方法聲明中的，以括弧封閉起來並以逗號分隔的參數列表，後面跟上一個箭頭標記指向要執行的代碼。現在，讓我們來使用 lambda 對上面的代碼進行重構:

public static void main(String[] args) {
    LambdaDemo demo = new LambdaDemo();
    String something = "I am learning Lambda";
    /**/
    Printer printer = (String toPrint)->{System.out.println(toPrint);};
    /**/
    demo.printSomething(something, printer);
}

看上去非常緊湊且美觀。因為函數式介面只聲明瞭一個方法，所以在 lambda 的第一部分中傳入的參數被自動地映射到了方法的參數列表上，而箭頭右邊的代碼則被當做是方法的具體實現了。

　為什麼要使用 Lambda 表達式

如同前面的示例， lambda 表達式能讓我們擁有更加緊湊的代碼，更加易於閱讀和跟蹤。這個在性能和多核處理方法還有其它的一些好處，不過它們得在你瞭解了 Streams API 以後才有用，而這個超出了本文的範圍。

　　通過比較使用和沒使用 lambda 的 main 方式實現，當它一下子把代碼變得簡短的時候，我們切實地看到了 lambda 表達式的能力：

public static void main(String[] args) {
    LambdaDemo demo = new LambdaDemo();
    String something = "I am learning Lambda";
    /**/
    Printer printer = (String toPrint)->{System.out.println(toPrint);};
    /**/
    demo.printSomething(something, printer);
}

我們還可以讓代碼比這裡所展示的更簡潔。這樣的事情發生時，你甚至無需指定箭頭左邊參數的類型，而其類型會由編譯器根據介面方法的形參推斷出來。

Printer printer = (toPrint)->{System.out.println(toPrint);};

我們還可以做得更好。lambda 的另外一個特性就是: 如果只有一個參數, 就可以將括弧完全消除掉。同樣的，如果在箭頭右邊只有一條語句，也可以將大括弧去掉:

Printer printer = toPrint -> System.out.println(toPrint);

現在的代碼看起來真正變得可愛起來，不過我們才剛剛開始而已。如果我們的介面方法並不要任何參數，那就可以將生命用一對空的括弧替換掉：

() -> System.out.println("anything");

如果我們只是內聯一個 lambda 進去，而不去首先創建一個對象然後將其傳入到 saySomething 方法，會如何呢：

public static void main(String[] args) {
    LambdaDemo demo = new LambdaDemo();
    String something="I am Lambda";
    /**/
    demo.printSomething(something, toPrint -> System.out.println(toPrint));
}

現在我們才是真的在談論函數式編程了。我們的 main 函數體從一開始的 9 行代碼減少到了 3 行。這樣緊湊的代碼使得 lambda 表達式對於 Java 程式員非常有吸引力。