深入学习java源码之lambda表达式与函数式接口
@FunctionalInterface
JDK中的函数式接口举例
java.lang.Runnable,
java.awt.event.ActionListener,
java.util.Comparator,
java.util.concurrent.Callable
java.util.function包下的接口，如Consumer、Predicate、Supplier等
所谓的函数式接口，当然首先是一个接口，然后就是在这个接口里面只能有一个抽象方法。
加不加@FunctionalInterface对于接口是不是函数式接口没有影响，该注解知识提醒编译器去检查该接口是否仅包含一个抽象方法
主要用在Lambda表达式和方法引用（实际上也可认为是Lambda表达式）上。
如定义了一个函数式接口如下：
@FunctionalInterface
interface GreetingService
{
void sayMessage(String message);
}那么就可以使用Lambda表达式来表示该接口的一个实现(注：JAVA 8 之前一般是用匿名类实现的)：
GreetingService greetService1 = message -> System.out.println("Hello " + message); 进一步的，还可以这样使用：
class MyStream<T>{
private List<T> list;
...
public void myForEach(GreetingService <T> consumer){// 1
for(T t : list){
consumer.accept(t);
}
}
}
MyStream<String> stream = new MyStream<String>();
stream.myForEach(str -> System.out.println(str));// 使用自定义函数接口书写Lambda表达式Consumer< T>接口接受一个T类型参数，没有返回值。
package java.util.function;
import java.util.Objects;
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
void accept(T t);
default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
}
}package java.util;
import java.util.function.Consumer;
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext();
E next();
default void remove() {
throw new UnsupportedOperationException("remove");
}
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
while (hasNext())
action.accept(next());
}
} private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}Consumer测试代码：
@Test
public void test(){
UserT userT = new UserT("zm");
//接受一个参数
Consumer<UserT> userTConsumer = userT1 -> userT1.setName("zmChange");
userTConsumer.accept(userT);
logger.info(userT.getName());//输出zmChange
}
java8以前的实现如下：
@Test
public void test1(){
UserT userT = new UserT("zm");
this.change(userT);
logger.info(userT.getName());//输出zmChange
}
private void change(UserT userT){
userT.setName("zmChange");
}
Predicate和Consumer综合应用
package java.util.function;
import java.util.Objects;
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
boolean test(T t);
default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) && other.test(t);
}
default Predicate<T> negate() {
return (t) -> !test(t);
}
default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) || other.test(t);
}
static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {
return (null == targetRef)
? Objects::isNull
: object -> targetRef.equals(object);
}
} @Override
public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
Objects.requireNonNull(filter);
// figure out which elements are to be removed
// any exception thrown from the filter predicate at this stage
// will leave the collection unmodified
int removeCount = 0;
final BitSet removeSet = new BitSet(size);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
final E element = (E) elementData[i];
if (filter.test(element)) {
removeSet.set(i);
removeCount++;
}
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
// shift surviving elements left over the spaces left by removed elements
final boolean anyToRemove = removeCount > 0;
if (anyToRemove) {
final int newSize = size - removeCount;
for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {
i = removeSet.nextClearBit(i);
elementData[j] = elementData[i];
}
for (int k=newSize; k < size; k++) {
elementData[k] = null; // Let gc do its work
}
this.size = newSize;
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
return anyToRemove;
}为了详细说明Predicate和Consumer接口，通过一个学生例子：
Student类包含姓名、分数以及待付费用，每个学生可根据分数获得不同程度的费用折扣。
Student类代码：
public class Student {
String firstName;
String lastName;
Double grade;
Double feeDiscount = 0.0;
Double baseFee = 2000.0;
public Student(String firstName, String lastName, Double grade) {
this.firstName = firstName;
this.lastName = lastName;
this.grade = grade;
}
public void printFee(){
Double newFee = baseFee - ((baseFee * feeDiscount)/100);
System.out.println("The fee after discount: " + newFee);
}
}然后分别声明一个接受Student对象的Predicate接口以及Consumer接口的实现类。
本例子使用Predicate接口实现类的test()方法判断输入的Student对象是否拥有费用打折的资格，然后使用Consumer接口的实现类更新输入的Student对象的折扣。
public class PredicateConsumerDemo {
public static Student updateStudentFee(Student student, Predicate<Student> predicate, Consumer<Student> consumer){
if (predicate.test(student)){
consumer.accept(student);
}
return student;
}
}
Predicate和Consumer接口的test()和accept()方法都接受一个泛型参数。不同的是test()方法进行某些逻辑判断并返回一个boolean值，而accept()接受并改变某个对象的内部值。updateStudentFee方法的调用如下所示：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Student student1 = new Student("Ashok","Kumar", 9.5);
student1 = updateStudentFee(student1,
//Lambda expression for Predicate interface
student -> student.grade > 8.5,
//Lambda expression for Consumer inerface
student -> student.feeDiscount = 30.0);
student1.printFee(); //The fee after discount: 1400.0
Student student2 = new Student("Rajat","Verma", 8.0);
student2 = updateStudentFee(student2,
//Lambda expression for Predicate interface
student -> student.grade >= 8,
//Lambda expression for Consumer inerface
student -> student.feeDiscount = 20.0);
student2.printFee();//The fee after discount: 1600.0
}
}UnaryOperator
package java.util.function;
@FunctionalInterface
public interface UnaryOperator<T> extends Function<T, T> {
static <T> UnaryOperator<T> identity() {
return t -> t;
}
}这个接口继承Function接口，Funtion接口，定义了一个apply的抽象类，接收一个泛型T对象，并且返回泛型R对象
关于Funtcion的意思以及用法；
package java.util.function;
import java.util.Objects;
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
R apply(T t);
default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
Objects.requireNonNull(before);
return (V v) -> apply(before.apply(v));
}
default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> after.apply(apply(t));
}
static <T> Function<T, T> identity() {
return t -> t;
}
}
这个接口，只接收一个泛型参数T，集成Function接口，也就是说，传入泛型T类型的参数，调用apply后，返回也T类型的参数；这个接口定义了一个静态方法，返回泛型对象的本身；
具体用法
UnaryOperator<Integer> dda = x -> x + 1;
System.out.println(dda.apply(10));// 11
UnaryOperator<String> ddb = x -> x + 1;
System.out.println(ddb.apply("aa"));// aa1
匿名内部类
匿名内部类也就是没有名字的内部类正因为没有名字，所以匿名内部类只能使用一次，它通常用来简化代码编写，但使用匿名内部类还有个前提条件：必须继承一个父类或实现一个接口，但最多只能继承一个父类，或实现一个接口。
关于匿名内部类还有如下两条规则：
1）匿名内部类不能是抽象类，因为系统在创建匿名内部类的时候，会立即创建内部类的对象。因此不允许将匿名内部类定义成抽象类。
2）匿名内部类不等定义构造器（构造方法），因为匿名内部类没有类名，所以无法定义构造器，但匿名内部类可以定义实例初始化块，
怎样判断一个匿名类的存在啊？看不见名字，感觉只是父类new出一个对象而已，没有匿名类的名字。
abstract class Father(){
....
}
public class Test{
Father f1 = new Father(){ .... } //这里就是有个匿名内部类
}一般来说，new 一个对象时小括号后应该是分号，也就是new出对象该语句就结束了。但是出现匿名内部类就不一样，小括号后跟的是大括号，大括号中是该new 出对象的具体的实现方法。因为我们知道，一个抽象类是不能直接new 的，必须先有实现类了我们才能new出它的实现类。上面的伪代码就是表示new 的是Father的实现类，这个实现类是个匿名内部类。
其实拆分上面的匿名内部类可为：
class SonOne extends Father{
... //这里的代码和上面匿名内部类，大括号中的代码是一样的
}
public class Test{
Father f1 = new SonOne() ;
}
运行结果：eat something
可以看到，我们直接将抽象类Person中的方法在大括号中实现了，这样便可以省略一个类的书写。并且，匿名内部类还能用于接口上
public class JavaTest2 {
public static void main(String[] args) {
Person per = new Person() {
public void say() {// 匿名内部类自定义的方法say
System.out.println("say方法调用");
}
@Override
public void speak() {// 实现接口的的方法speak
System.out.println("speak方法调用");
}
};
per.speak();// 可调用
per.say();// 出错，不能调用
}
}
interface Person {
public void speak();
}这里per.speak()是可以正常调用的，但per.say()不能调用，为什么呢？注意Person per = new Person()创建的是Person的对象，而非匿名内部类的对象。其实匿名内部类连名字都没有，你咋实例对象去调用它的方法呢？但继承父类的方法和实现的方法是可以正常调用的，本例子中，匿名内部类实现了接口Person的speak方法，因此可以借助Person的对象去调用。
若你确实想调用匿名内部类的自定义的方法say()，当然也有方法：
（1）类似于speak方法的使用，先在Person接口中声明say()方法，再在匿名内部类中覆写此方法。
（2）其实匿名内部类中隐含一个匿名对象，通过该方法可以直接调用say()和speak()方法；代码修改如下：
public class JavaTest2 {
public static void main(String[] args) {
new Person() {
public void say() {// 匿名内部类自定义的方法say
System.out.println("say方法调用");
}
@Override
public void speak() {// 实现接口的的方法speak
System.out.println("speak方法调用");
}
}.say();// 直接调用匿名内部类的方法
}
}
interface Person {
public void speak();
}
λ表达式本质上是一个匿名方法
λ表达式主要用于替换以前广泛使用的内部匿名类，各种回调，比如事件响应器、传入Thread类的Runnable等。
Lambda表达式的语法
基本语法:
(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }
public int add(int x, int y) {
return x + y;
}
转成λ表达式后是这个样子：
(int x, int y) -> x + y;
参数类型也可以省略，Java编译器会根据上下文推断出来：
(x, y) -> x + y; //返回两数之和
或者
(x, y) -> { return x + y; } //显式指明返回值下面这个例子里的λ表达式没有参数，也没有返回值（相当于一个方法接受0个参数，返回void，其实就是Runnable里run方法的一个实现）：
() -> { System.out.println("Hello Lambda!"); }如果只有一个参数且可以被Java推断出类型，那么参数列表的括号也可以省略：
c -> { return c.size(); } Lambda表达式的一个重要用法是简化某些匿名内部类（Anonymous Classes）的写法
实际上Lambda表达式并不仅仅是匿名内部类的语法糖，JVM内部是通过invokedynamic指令来实现Lambda表达式的。
Lambda表达式并不能取代所有的匿名内部类，只能用来取代函数接口（Functional Interface）的简写
如果需要新建一个线程，一种常见的写法是这样：
用匿名内部类的方式来创建一个线程
JDK7 匿名内部类写法
new Thread(new Runnable(){// 接口名
@Override
public void run(){// 方法名
System.out.println("Thread run()");
}
}).start();上述代码给Tread类传递了一个匿名的Runnable对象，重载Runnable接口的run()方法来实现相应逻辑。这是JDK7以及之前的常见写法。匿名内部类省去了为类起名字的烦恼，但还是不够简化，在Java 8中可以简化为如下形式：
JDK8 Lambda表达式写法
new Thread(
() -> System.out.println("Thread run()")// 省略接口名和方法名
).start();上述代码跟匿名内部类的作用是一样的，但比匿名内部类更进一步。这里连接口名和函数名都一同省掉了，写起来更加神清气爽。如果函数体有多行，可以用大括号括起来，就像这样：
new Thread(
() -> {
System.out.print("Hello");
System.out.println(" Hoolee");
}
).start();// 使用匿名内部类
Runnable race1 = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Hello world !");
}
};
// 使用 lambda expression
Runnable race2 = () -> System.out.println("Hello world !");
// 直接调用 run 方法(没开新线程哦!)
race1.run();
race2.run(); 接口式的匿名内部类是实现了一个接口的匿名类。而且只能实现一个接口。
interface People {
public void eat();
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
People p = new People() {
public void eat() {
System.out.println("I can eat ");
}
};
p.eat();
}
} Lambda表达式带参函数的简写
如果要给一个字符串列表通过自定义比较器，按照字符串长度进行排序，Java 7的书写形式如下：
JDK7 匿名内部类写法
List<String> list = Arrays.asList("I", "love", "you", "too");
Collections.sort(list, new Comparator<String>(){// 接口名
@Override
public int compare(String s1, String s2){// 方法名
if(s1 == null)
return -1;
if(s2 == null)
return 1;
return s1.length()-s2.length();
}
});上述代码通过内部类重载了Comparator接口的compare()方法，实现比较逻辑。采用Lambda表达式可简写如下：
JDK8 Lambda表达式写法
List<String> list = Arrays.asList("I", "love", "you", "too");
Collections.sort(list, (s1, s2) ->{// 省略参数表的类型
if(s1 == null)
return -1;
if(s2 == null)
return 1;
return s1.length()-s2.length();
});上述代码跟匿名内部类的作用是一样的。除了省略了接口名和方法名，代码中把参数表的类型也省略了。这得益于javac的类型推断机制，编译器能够根据上下文信息推断出参数的类型，当然也有推断失败的时候，这时就需要手动指明参数类型了。注意，Java是强类型语言，每个变量和对象都必需有明确的类型。
能够使用Lambda的依据是必须有相应的函数接口（函数接口，是指内部只有一个抽象方法的接口）。这一点跟Java是强类型语言吻合，也就是说你并不能在代码的任何地方任性的写Lambda表达式。实际上Lambda的类型就是对应函数接口的类型。Lambda表达式另一个依据是类型推断机制，在上下文信息足够的情况下，编译器可以推断出参数表的类型，而不需要显式指名。Lambda表达更多合法的书写形式如下：
Lambda表达式的书写形式
Runnable run = () -> System.out.println("Hello World");// 1
ActionListener listener = event -> System.out.println("button clicked");// 2
Runnable multiLine = () -> {// 3 代码块
System.out.print("Hello");
System.out.println(" Hoolee");
};
BinaryOperator<Long> add = (Long x, Long y) -> x + y;// 4
BinaryOperator<Long> addImplicit = (x, y) -> x + y;// 5 类型推断1展示了无参函数的简写；2处展示了有参函数的简写，以及类型推断机制；3是代码块的写法；4和5再次展示了类型推断机制。
集合类（包括List）现在都有一个forEach方法，对元素进行迭代（遍历），所以我们不需要再写for循环了。forEach方法接受一个函数接口Consumer做参数，所以可以使用λ表达式。
Java8之前集合类的迭代（Iteration）都是外部的，即客户代码。而内部迭代意味着改由Java类库来进行迭代，而不是客户代码。
for(Object o: list) { // 外部迭代
System.out.println(o);
}可以写成：
list.forEach(o -> {System.out.println(o);}); //forEach函数实现内部迭代Iterable接口新增了一个forEach（Consumer action)默认方法，该方法所需参数的类型是一个函数式接口，而Iterable接口是Collection接口的父接口，因此Collection集合也可以直接调用该方法。
当程序调用Iterable的forEach(Consumer action)遍历集合元素时，程序会依次将集合元素传给Consumer的accept(T t)方法（该接口中唯一的抽象方法）。正因为Consumer是函数式接口，因此可以使用Lambda表达式来遍历集合元素。
//创建一个集合
Collection<String> c=new HashSet<String>();
//需要泛型，否则提示警告:使用了未经检查或不安全的操作，可以直接运行
c.add("ni");
c.add("hao");
c.add("java");
c.forEach(new Consumer<String>(){
public void accept(String t){
System.out.println("集合元素是："+t);
}
});
//不使用lambda表达式和两种使用lambda表达式方式
c.forEach(t->System.out.println("集合元素是："+t));
c.forEach(System.out::println);Iterator新增了一个forEachRemaining(Consumer action)方法，该方法所需的Consumer参数同样也是函数式接口。当程序调用Iterator的forEachRemaining(Consumer action)遍历集合元素时，程序会一次将集合元素传递给Consumer的accept(T t)方法（该接口中唯一的抽象方法）。
Collection<String> c=new HashSet<String>();
c.add("ni");
c.add("hao");
c.add("java");
Iterator<String> it=c.iterator();//使用泛型
it.forEachRemaining(System.out::println);遍历数组
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);
// 以前的循环方式
for (String player : players) {
System.out.print(player + "; ");
}
// 使用 lambda 表达式以及函数操作(functional operation)
players.forEach((player) -> System.out.print(player + "; "));
// 在 Java 8 中使用双冒号操作符(double colon operator)
players.forEach(System.out::println); Java8的流
public default IntStream chars() {
class CharIterator implements PrimitiveIterator.OfInt {
int cur = 0;
public boolean hasNext() {
return cur < length();
}
public int nextInt() {
if (hasNext()) {
return charAt(cur++);
} else {
throw new NoSuchElementException();
}
}
@Override
public void forEachRemaining(IntConsumer block) {
for (; cur < length(); cur++) {
block.accept(charAt(cur));
}
}
}
return StreamSupport.intStream(() ->
Spliterators.spliterator(
new CharIterator(),
length(),
Spliterator.ORDERED),
Spliterator.SUBSIZED | Spliterator.SIZED | Spliterator.ORDERED,
false);
}
public default IntStream codePoints() {
class CodePointIterator implements PrimitiveIterator.OfInt {
int cur = 0;
@Override
public void forEachRemaining(IntConsumer block) {
final int length = length();
int i = cur;
try {
while (i < length) {
char c1 = charAt(i++);
if (!Character.isHighSurrogate(c1) || i >= length) {
block.accept(c1);
} else {
char c2 = charAt(i);
if (Character.isLowSurrogate(c2)) {
i++;
block.accept(Character.toCodePoint(c1, c2));
} else {
block.accept(c1);
}
}
}
} finally {
cur = i;
}
}
public boolean hasNext() {
return cur < length();
}
public int nextInt() {
final int length = length();
if (cur >= length) {
throw new NoSuchElementException();
}
char c1 = charAt(cur++);
if (Character.isHighSurrogate(c1) && cur < length) {
char c2 = charAt(cur);
if (Character.isLowSurrogate(c2)) {
cur++;
return Character.toCodePoint(c1, c2);
}
}
return c1;
}
}
return StreamSupport.intStream(() ->
Spliterators.spliteratorUnknownSize(
new CodePointIterator(),
Spliterator.ORDERED),
Spliterator.ORDERED,
false);
}public final class StreamSupport {
public static IntStream intStream(Spliterator.OfInt spliterator, boolean parallel) {
return new IntPipeline.Head<>(spliterator,
StreamOpFlag.fromCharacteristics(spliterator),
parallel);
}
public static IntStream intStream(Supplier<? extends Spliterator.OfInt> supplier,
int characteristics,
boolean parallel) {
return new IntPipeline.Head<>(supplier,
StreamOpFlag.fromCharacteristics(characteristics),
parallel);
}
}
public final class Spliterators {
private Spliterators() {}
public static <T> Spliterator<T> spliterator(Object[] array,
int additionalCharacteristics) {
return new ArraySpliterator<>(Objects.requireNonNull(array),
additionalCharacteristics);
}
public static <T> Spliterator<T> spliterator(Object[] array, int fromIndex, int toIndex,
int additionalCharacteristics) {
checkFromToBounds(Objects.requireNonNull(array).length, fromIndex, toIndex);
return new ArraySpliterator<>(array, fromIndex, toIndex, additionalCharacteristics);
}
public static <T> Spliterator<T> spliterator(Iterator<? extends T> iterator,
long size,
int characteristics) {
return new IteratorSpliterator<>(Objects.requireNonNull(iterator), size,
characteristics);
}
public static <T> Spliterator<T> spliteratorUnknownSize(Iterator<? extends T> iterator,
int characteristics) {
return new IteratorSpliterator<>(Objects.requireNonNull(iterator), characteristics);
}
}