行为参数化和Lambda表达式（Java8）

偏执的太偏执、 2022-02-24 21:22 158阅读 0赞

# 1 行为参数化 #

**使用场景**：应对**频繁变更的需求**（的一种软件开发模式）

**使用好处**：”**一个方法，多个行为**”，即写一个方法，可以接受不同的新行为作为参数，实现不同的功能。

举个例子：你要处理一个集合,可能会写出这样的业务方法：

对列表中每个元素都做“事件A”

处理完列表后做“事件B”

遇到错误时做“事件E”

**行为参数化**就是将上面所述的事件A、B、E等行为提升为参数传递给这个业务方法

仍旧使用**旧例子，**大背景如下：一个菜单，菜单上有几十个菜，每个菜的属性为如下的Dish类：

/**
 * 菜品
 */
 @Data
 @AllArgsConstructor
 public class Dish {
 
 private final String name; //菜名
 private final boolean vegetarian; //是否为素菜
 private int calories; //菜的热量
 private final Type type; //菜的类型
 
 public enum Type{ MEAT,FISH,OTHER}
 }
 
 public List<Dish> menu = Arrays.asList(
 new Dish("pork",false,800,Dish.Type.MEAT),
 new Dish("beef",false,700,Dish.Type.MEAT),
 new Dish("chicken",false,400,Dish.Type.MEAT),
 new Dish("french fries",true,530,Dish.Type.OTHER),
 new Dish("rice",true,350,Dish.Type.OTHER),
 new Dish("season fruit",true,120,Dish.Type.OTHER),
 new Dish("pizza",true,550,Dish.Type.OTHER),
 new Dish("prawns",false,300,Dish.Type.FISH),
 new Dish("salmon",false,450,Dish.Type.FISH)
 );

需求：对菜单menu数据集中的菜品Dish进行运算。

1.找出卡路里在300以上的菜品Dish。

（解决办法：java8以前你可能写一个方法1，直接遍历menu集合，按照条件得到卡路里大于300的菜品，存放在list中）

2.又增加了需求，需要找出鱼肉类蔬菜。

（又写了一个方法2，采用上面同样的思想遍历一遍，找到符合条件的菜品，存放在list中）

3.又增加了需求，找到符合上述两个条件的菜品？

（同样，又写了一个方法3遍历，选择菜品，存放在list，或者直接修改上面的方法1或者2）

4.其他需求……

**应该怎么优化呢？**

**引入行为参数化**：此时，需要让业务方法接受多种行为作为参数，并在内部使用，来完成不同的行为。

抽取需求行为（这种返回boolean类型的代码行为，我们叫他**谓词**）和共同行为分别为：

/**
 * 函数式接口
 */
 @FunctionalInterface //函数式接口声明注解，可省略
 public interface Predicate<Dish> {
 boolean pick(Dish dish);
 }
 //业务代码
 public List<Dish> filterMenu(List<Dish> menu, Predicate<Dish> pre){
 List<Dish> dishes=new ArrayList<>();
 for(Dish dish:menu){
 if(pre.pick(dish)){ //利用参数化的行为作为筛选条件
 dishes.add(dish);
 }
 }
 return dishes;
 }

**（1）策略模式**

对，有的人想到了策略模式，将需求抽象为一个接口A，为每种需求都创建一个实现类来实现接口A，我们把这一系列实现类叫做策略模式的算法簇，当需要谁时就用谁。

//算法簇
 public class HighCalories implements Predicate<Dish> { //需要高热量菜品
 @Override
 public boolean pick(Dish dish) {return dish.getCalories()>500; }
 }
 public class FishAndHighCalories implements Predicate<Dish> { //需要高热量鱼类菜品
 @Override
 public boolean pick(Dish dish) {
 return dish.getCalories()>500&&dish.getType().equals(Dish.Type.FISH);
 }
 }
 
 @Test
 public void testStrategy() {
 List<Dish> dishes=filterMenu(menu,new HighCalories());
 List<Dish> dishes2=filterMenu(menu,new FishAndHighCalories());
 }

此时可以根据需求编写灵活的算法，将其实例化带入即可。

**But**，使用策略模式，当有新的需求时，你不得不添加新的算法，实例化新的对象，比较啰嗦，也费时间！那么，能不能做的更好呢？

**（2）匿名类**

匿名类可以同时声明和实例化一个类，进一步改善代码，让它更简洁。

换句话说，匿名类可以随意创建

List<Dish> dishes= filterMenu(menu, new Predicate<Dish>(){
 @Override
 public boolean pick(Dish dish) {
 return dish.getCalories()>500;
 }
 });

但是匿名类也比不太好，往往比较笨重，重写了很多代码，比如上面的pick方法签名和参数列表都要重写一遍，篇幅也较多。

所以，这种改善还是不到位，仍然有点啰嗦！所以java8引入了Lambda表达式—一种更为简洁的传递代码的方式。

**（3）Lambda表达式**

//蔬菜且热量大于500 
 List<Dish> dishes_5= filterMenu(menu,(Dish dish)->dish.isVegetarian()&&dish.getCalories()>500 );

采用这种方式，不用重新定义算法类，也无需使用臃肿的匿名类，直接使用lambda表达式，简洁的传递需求行为。

总之，从优化过程体现出的变化：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NTRE5fVGVyZW5jZQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**（4）数据抽象化**

/**
 * 函数式接口
 */ 
 public interface Predicate<T> {
 boolean pick(T t);
 }
 
 /**
 * 抽象化数据，更加通用，通用方法
 */
 public <T> List<T> filter(List<T> list, Predicate<T> pre){
 List<T> result=new ArrayList<>();
 for(T t:list){
 if(pre.pick(t)){ //利用参数化的行为作为筛选条件
 result.add(t);
 }
 }
 return result;
 }
 
 List<Dish> dishes_4= filterMenu(menu,(Dish dish)->dish.isVegetarian() ); //选择蔬菜

真实实例：

@Test
 public void test(){
 //线程例子
 Thread t=new Thread(new Runnable() {
 @Override
 public void run() {
 System.out.println("匿名内部类实现的线程要执行的代码块A");
 }
 });
 
 Thread thread=new Thread(()->System.out.println("Lambda实现的线程要执行的代码块A"));
 t.run();
 thread.run();
 
 //比较器Comparator
 List<Dish> menu=new ArrayList<>();
 menu.sort(new Comparator<Dish>() {
 @Override
 public int compare(Dish o1, Dish o2) {
 return o1.getCalories()-o2.getCalories();
 }
 });
 menu.sort((Dish d1,Dish d2)->d1.getCalories()-d2.getCalories());
 
 }

# 2 Lambda表达式 #

## 2.1 认识Lambda ##

我们可以把**Lambda理解为匿名函数的一种简洁的传递形式**。

**匿名**：没有方法签名，写的少想得多。

**函数**：lambda不属于某个类，但是像方法一样有自己的*参数列表、函数主体、返回类型*，还可能有*异常列表*。

**简洁**：lambda表达式不用过多的写模板代码。

**传递**：lambda表达式可以作为参数当成值传递给方法。

它的基本语法就是：

（parameters）->**expression** 或（含有花括号） （parameters）->\{ **statement** **;** \}

两种形式，前者是**表达式**，后者含有花括号的是**状态控制语句，**要以**分号**结束**。**

Lambda表达式可以返回空、boolean、具体对象。典型的示例有：

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:168px;"> Boolean </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:680px;"> &nbsp; List&lt;String&gt; list-&gt;list.isEmpty() </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:168px;"> 创建对象 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:680px;"> （）-&gt;new Dish() </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:168px;"> 消费一个对象 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:680px;"> （Dish dish）-&gt;{System.out.println(dish.getName());} </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:168px;"> 从对象中抽取数据 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:680px;"> （Dish dish）-&gt;dish.getCalories() </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:168px;"> 组合两个值 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:680px;"> （int a,int b）-&gt;a*b </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:168px;"> 比较两个对象 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:680px;"> （Dish d1,Dish d2）-&gt;d1.getCalories().compareTo(d2. getCalories()) </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 2.2 Lambda如何使用 ##

Lambda要建立在**函数式接口上的。**

**函数式接口**：只定义一个抽象方法的接口。诸如前面的：

public interface Predicate<T> {
 boolean pick(T t);
 }
 @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); };
 }
 }

都是函数式接口，@FunctionalInterface用于标注该接口是函数式接口，非必需，但推荐使用。

**函数描述符**：即函数式接口的抽象方法，因为该抽象方法签名也就是lambda表达式的方法签名。

而前面的menu.sort((Dish d1,Dish d2)->d1.getCalories()-d2.getCalories())这种lambda都是以**内联**的形式为函数式接口提供实现。

Lambda也适用于**环绕行模式**：一种“**初始化-执行-关闭结束**”的执行模式，使用lambda传递要执行的行为。

## 2.3 Java8中典型的函数式接口 ##

### **2.3.1 Predicate** ###

接受一个泛型T,返回一个boolean.

@FunctionalInterface //函数式接口声明注解，可省略
 public interface Predicate<T> {
 boolean test(T t);
 }

### **2.3.2 Consumer** ###

接受一个对象并消费，不返回值。

@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); };
 }
 }

### **2.3.4 Function** ###

接受一个泛型T对象，返回一个泛型R对象。

@FunctionalInterface
 public interface Function<T, R> {
 R apply(T t);
 }

还有关于避免拆箱装箱的函数式接口：IntPredicate/LongToDoubleFunction/……

**函数式接口那么多，编译器是如何确定我传入的lambda表达式是对哪个函数式接口实现呢？**

## 2.4 Lambda验证机制 ##

Java编译器会自动从上下文推断出用什么函数式接口来配合Lambda表达式。

上下文中lambda表达式需要的类型叫做目标类型。

比如： List<Dish> dishes_5= filterMenu(menu,(Dish dish)->dish.isVegetarian()&&dish.getCalories()>500 );

他的**推断过程**可以拆分成如下几步：

**（1）****先找到filterMenu（）的声明**

**（2）****要求lambda表达式是Predicate<T>对象的正式参数**

**（3）****确认Predicate<T>是一个函数式接口，找到它定义抽象方法。**

**（4）****该抽象方法描述了一个函数描述符：接受一个对象T,返回boolean。**

**（5）****检查filterMenu的行为参数是否符合函数描述符要求的输入输出。**

这样的检查机制就形成了一个闭环。

Lambda表达式可以使用外部的局部变量，但是只能使用final型的常量或者只被赋值一次的变量。

## 2.5 方法引用 ##

方法引用可以让你重复使用已有的方法，使用已有的构造函数，自定义函数等等。如：

String::length,
    Strategy::isHighCalories
    等
    此时编译器会进行一种与lambda表达式类似的类型检查机制。

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