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柘明Java笔记25

Java 8 Lambda 表达式

1.出现的背景

Java 是面向对象语言,除了部分简单数据类型,Java 中的一切都是对象,即使数组也是一种对象,每个类创建的实例也是对象。在 Java 中定义的函数方法不可能完全独立,也不能将方法作为参数或返回一个方法给实例。 在 Java 8 以前,若我们想要把某些功能传递给某个方法,总要去写匿名类。 代码示例:

list.sort(new Comparator() {
@Override
public int compare(User o1, User o2) {
return o1.getId()-o2.getId();
}
}

在上面的例子里,为了对集合集合进行排序,我们为 Comparator 接口创建了一个它的匿名内部类对象,重写接口中的方法,来实现排序功能. 简而言之,在 Java 里将普通的方法函数像参数一样传值并不简单,为此,Java 8 增加一个语言级的新特性,名为 Lambda 表达式。

2.Lambda 表达式简介

Lambda 表达式是一个匿名函数,我们可以把 lambda 表达式理解为一段可以传递的代码(将代码段像数据一样传递)。使用它可以写出更简洁, 更灵活的代码。作为一种更紧凑的代码风格,使 java 语言的表达式能力得到的提升。 Lambda 表达式的本质只是一个"语法糖",由编译器推断并帮你转换包装为常规的代码,因此你可以使用更少的代码来实现同样的功能

3.Lambda 表达式的结构

 Lambda 表达式可以具有零个,一个或多个参数。  可以显式声明参数的类型,也可以由编译器自动从上下文推断参数的类型。例如 (int a,int b)与 (a,b)相同。  参数用小括号括起来,用逗号分隔。例如 (a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)。  空括号用于表示一组空的参数。例如 () -> 42。  当有且仅有一个参数时,如果不显式指明类型,则不必使用小括号。例如 a -> return a*a。  Lambda 表达式的正文可以包含零条,一条或多条语句。  如果 Lambda 表达式的正文只有一条语句,则大括号可不用写,且表达式的返回值类型要与匿名函数的返回类型相同。  如果 Lambda 表达式的正文有一条以上的语句必须包含在大括号(代码块)中,且表达式的返回值类型要与匿名函数的返回类型相同。 Java 中的 Lambda 表达式通常使用 (argument) -> {body}语法书写,例如:

//左侧:lambda 表达式的参数列表
//右侧:lambda 表达式中需要执行的功能,即 lambda 体
(arg1, arg2...) -> { body }
(type1 arg1, type2 arg2...) -> { body }

以下是一些 Lambda 表达式的例子:

//无参数,无返回值,lambda 体中只有一行代码时,{}可以忽略
() -> System.out.println("Hello World");
//无参数,有返回值
() -> { return 3.1415 };
//有参数,无返回值
(String s) -> { System.out.println(s); }
//有一个参数,无返回值
s -> { System.out.println(s); }
//有多个参数,有返回值
(int a, int b) -> { return a + b; }
//有多个参数,表达式参数类型可以不写,jvm 可以根据上下文进行类型推断
(a, b) -> { return a - b; }

4.什么是功能接口(Functional interface)

Lambda 表达式只支持函数式接口 也就是只有一个抽象方法的接口.功能接口是 java 8 中的新增功能,它们只允许一个抽象方法。这些接口也称为单抽象方法接口。Java 8 也引入了一个注释,即@FunctionalInterface,当你注释的接口违反了 Functional Interface 的契约时,它可以用于编译器级错误。 以下是自定义功能接口的示例:

@FunctionalInterface
public interface WorkerInterface {
public void doSomeWork();
}

正如其定义所述,功能接口只能有一个抽象方法。如果我们尝试在其中添加一个抽象方法,则会抛出编译时错误。例如:

@FunctionalInterface
public interface WorkerInterface {
public void doWork();
public void doMoreWork();
}
//案例:
@FunctionalInterface
public interface Shape {
void area(int a,int b);
}
Shape d = (a, b)->{System.out.println(a+b);};
d.area(1, 2);

课堂案例:

public class TestCar {
    public static void main(String[] args) {
          Car car1 = new Car(101, "car1");
          Car car2 = new Car(102, "car2");
          Car car3 = new Car(103, "car3");
          Car car4 = new Car(104, "car4");
          Car[] cars = {car2,car1,car4,car3};
           /*  java是面向对象的语言,向方法传递参数不能是单个函数.
               sort需要一个比较的函数,只能创建一个对象,将方法包装在对象中传递
               可以通过创建匿名内部类对象,将比较函数包装起来.
               java8之后为了再次简化语法,推出lambda语言
               lambda就是一个匿名函数,简化匿名内部类语法,
               以后可以将匿名函数当做参数传递, 由java根据语言进行推断,补全常规代码
            */
          /*Arrays.sort(cars, new Comparator<Car>() {
              @Override
              public int compare(Car o1, Car o2) {
                  return 0;
              }
          });*/
         Arrays.sort(cars,(Car c1,Car c2)->{
             return c1.getNum()-c2.getNum();
         });
    }
}

Java8Stream

什么是 Stream?

Stream 是 Java8 的新特性,它允许你以声明式的方式处理数据集合,可以把它看作是遍历数据集的高级迭代器。此外与 stream 与 lambada 表达示结合后编码效率与大大提高,并且可读性更强。 要澄清的是 java8 中的 stream 与 InputStream 和 OutputStream 是完全不同的概念. 简单案例:

public static void main(String[] args) {
List applestore = new ArrayList();
applestore.add(new Apple(1,"red",500,"河南"));
applestore.add(new Apple(2,"red",400,"陕西"));
applestore.add(new Apple(3,"green",300,"上海"));
applestore.add(new Apple(4,"green",200,"湖北"));
applestore.add(new Apple(5,"green",100,"湖南"));
}
//我们的需求是在 applestore 集合中找出红色苹果手机. 使用 Stream 流快速实现操作
List apples = applestore
.stream()
.filter(a -> a.getColor().equals("red"))
.collect(Collectors.toList());

这里使用的就是 Java8 中的 stream 流,使用的是声明性方式写的:说明想要完成什么(筛选,排序,取值),而不说明如何实现一个操作(for 循环)。同时可以将这些操作链接起来,达到一种流水线式的效果

Java8 中的集合支持一个新的 Stream 方法,它会返回一个流。 什么是流呢? 简单的定义,就是“从支持数据处理操作的源,生成的元素序列”。 元素列表:和集合一样,流也提供了一个接口,访问特定元素类型的一组有序值。 数据源 :获取数据的源,比如集合。 数据处理操作:流更偏向于数据处理和计算,比如 filter、map、find、sort 等。简单来说,我们通过一个集合的 stream 方法获取一个流,然后对流进行一系列流操作,最后再构建成我们需要的数据集合。 语法:

stream of elements +-----> |filter+-> |sorted+-> |map+-> |collect|+
Listt<Integer> list =
widgets.stream()
.filter(b -> b.getColor() == RED)
.sorted((x,y) -> x.getWeight() - y.getWeight())
.sum();

获取

//用 Collection 接口下的 stream()
List list = new ArrayList<>();
Stream stream = list.stream();
//使用 Arrays 中的 stream() 方法,将数组转成流
Integer[] nums = new Integer[10];
Stream stream = Arrays.stream(nums);
//使用 Stream 中的静态方法:of()
Stream stream = Stream.of(1,2,3,4,5,6);
//使用 BufferedReader.lines() 方法,将每行内容转成流
BufferedReader reader=new BufferedReader(new FileReader("stream.txt"));
Stream linestream = reader.lines();

流操作

流操作可以分为两类:中间操作终端操作。回看之前的代码

List<Apple> apples = applestore
.stream()                                //获得流
.filter(a -> a.getColor().equals("red")) //中间操作
.collect(Collectors.toList());           //终端操作

简化一下就是: 数据源 => 中间操作 => 终端操作 => 结果 诸如 filter 或者 sort 等中间操作会返回另一个流,进而进行下一步流操作,而终端操作则是将流关闭,构建新的数据集合对象(也可以不构建)。

中间操作

filter:过滤流中的某些元素, sorted(): 自然排序,流中元素需实现 Comparable 接口 distinct: 去除重复元素 limit(n): 获取 n 个元素 skip(n): 跳过 n 元素,配合 limit(n)可实现分页 map(): 将其映射成一个新的元素

终端操作

forEach: 遍历流中的元素 toArray:将流中的元素倒入一个数组 Min:返回流中元素最小值 Max:返回流中元素最大值 count:返回流中元素的总个数 Reduce:所有元素求和 anyMatch:接收一个 Predicate 函数,只要流中有一个元素满足条件则返回 true,否则返回 false allMatch:接收一个 Predicate 函数,当流中每个元素都符合条件时才返回 true,否则返回 false findFirst返回流中第一个元素 collect:将流中的元素倒入一个集合,Collection 或 Map.

public class StreamDemo3 {
    /*  Stream 流 是java8推出的新功能,  与IO流完全不同的.
       提供了对象数据集合进行操作的各种方法,我们只需要声明式的告诉其应该做什么.
​
       java中的集合,数组主要是存储数据,而Stream主要作用是对集合进行操作.
             获取流             流的中间操作                   终端操作
       数据集合-->Stream-->filter-->Stream-->sorted-->流-->tolist/sum/max--->result
​
       就是一个对集合进行遍历操作的高级迭代器.  */
       //获取流   中间操作 终端操作
    
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] array = {4,2,1,3,1}; 
         long count =  Arrays.stream(array) //返回一个Stream对象
                          .distinct()
                          .sorted((a,b)->{return a-b;})
                          .limit(5)
                          .count();//终端操作,返回最终处理的结果
        System.out.println(count);
        
        Integer max = Arrays.stream(array) //返回一个Stream对象
                .distinct()
                .max((a,b)->{return a-b;})
                .get();
        System.out.println(max);
        
        Integer sum = Arrays.stream(array) //返回一个Stream对象
                .distinct()
                .reduce((a,b)->{ return a+b;})
                .get();
        System.out.println(sum);
        
       Object [] objs = Arrays.stream(array)
                         .distinct()
                         .toArray();
        System.out.println(Arrays.toString(objs));
​
       boolean b =  Arrays.stream(array)
               .distinct()
               //.anyMatch((e)->{return e<5;});//只要有一个元素满足返回true
               .allMatch((e)->{return e<5;}); //所有的元素都必须满足条件 返回true
        System.out.println(b);
​
      List<Integer> list=  Arrays.stream(array)
                .distinct()
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(list);
    }}
​
    public static void main(String[] args) {
        Car car1=new Car(101,"宝马1","红色");
        Car car2=new Car(102,"宝马2","黑色");
        Car car3=new Car(103,"宝马3","蓝色");
        Car car4=new Car(104,"宝马4","白色");
        Car car5=new Car(105,"宝马5","绿色");
        Car[] cars = {car1,car2,car3,car4,car5};
     List<Car> listcar =   Arrays.stream(cars)
                       .sorted((c1,c2)->{ return c1.getNum()-c1.getNum();})
                       .filter((c)->{ return c.getColor().equals("红色");})
                       .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(listcar);
​
       /* Set<Car> setcar =   Arrays.stream(cars)
                .sorted((c1,c2)->{ return c1.getNum()-c1.getNum();})
                .collect(Collectors.toSet());
        System.out.println(setcar);*/
​
     Map<Integer,String> carmap =  Arrays.stream(cars)
                .sorted((c1,c2)->{ return c1.getNum()-c1.getNum();})
                .collect(Collectors.toMap(Car::getNum, Car::getColor));
        System.out.println(carmap);
​
      List<Integer> listnum =  Arrays.stream(cars)
              .map(Car::getNum)
              .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(listnum);
    }}

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