Java 函数式接口 lambda 应用

水深无声 2022-10-01 11:53 151阅读 0赞

## 函数式接口 ##

> 理解Functional Interface（函数式接口，以下简称FI）是学习Java8 Lambda表达式的关键所在，所以放在最开始讨论。FI的定义其实很简单：任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个FI。为了让编译器帮助我们确保一个接口满足FI的要求（也就是说有且仅有一个抽象方法），Java8提供了@FunctionalInterface注解。举个简单的例子，Runnable接口就是一个FI，下面是它的源代码：

@Functional Interface
    public interface Runnable{
        public abstract void run ();
    }
    
    public interface Runnable {
        public abstract void run (); 
    }
    复制代码

ps: 上述两种都是函数式接口，在Java 8 提供新的注解`Function Interface` 声明一个接口为函数式接口，声明之后这个接口必须符合函数式接口的规范。@FunctionalInterface 对于接口是不是函数式接口没有影响，但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。

下面的用法就是错误：

@Function Interface
    public interface test{
        public void test1();
        public void test2();
    复制代码

ps: 接口中声明的方法默认是抽象的，使用注解后，编译器自动检查发现存在两个抽象方法，会报错。

## 函数式接口的规范 ##

1.  函数式接口里是可以包含默认方法，因为默认方法不是抽象方法，其有一个默认实现，所以是符合函数式接口的定义的；

@FunctionalInterface
        interface GreetingService {
            void sayMessage(String message);
    
            default void doSomeMoreWork1() {
                // Method body
            }
    
            default void doSomeMoreWork2() {
                // Method body
            }
        }
    复制代码

1.  函数式接口里是可以包含静态方法，因为静态方法不能是抽象方法，是一个已经实现了的方法，所以是符合函数式接口的定义的；

@FunctionalInterface
        interface GreetingService {
            public void sayMessage(String message);
            public static void printHello(){
                System.out.println("Hello");
            }
        }
    复制代码

1.  函数式接口里是可以包含Object里的public方法，这些方法对于函数式接口来说，不被当成是抽象方法（虽然它们是抽象方法）；因为任何一个函数式接口的实现，默认都继承了Object类，包含了来自java.lang.Object里对这些抽象方法的实现。

@FunctionalInterface
        interface GreetingService {
            void sayMessage(String message);
            
            @Override
            boolean equals(Object obj);
        }
    复制代码

## Java 内部类 ##

> 为什么讲内部类，因为在 lamada 表达式又与 Java 内部类应用存在相似之处，特别是匿名内部类。在学习这部分前专门又复习了一遍内部类的概念。

## 分类 ##

> 成员内部类  
> 局部内部类  
> 静态内部类  
> 匿名内部类

## 成员内部类 ##

1.  定义成员内部类后在创建该内部类的对象是不同于普通类的，成员内部类是其外部类的属性。因此在创建时必须首先创建其外部类对象，再创建内部类的对象。`内部类 对象名 = 外部类对象.new 内部类( );`
2.  外部类是不能直接使用内部类的成员和方法滴，可先创建内部类的对象，然后通过内部类的对象来访问其成员变量和方法。
3.  可先创建内部类的对象，然后通过内部类的对象来访问其成员变量和方法。

public class Outer {
        
        private static int i = 1;
        private int j = 10;
        private int k = 20;
    
    
        public static void outerF1() {
        }
    
        /** * 外部类的静态方法访问成员内部类，与在外部类外部访问成员内部类一样 */
        public static void outerF4() {
            //step1 建立外部类对象
            Outer out = new Outer();
            //step2 根据外部类对象建立内部类对象
            Inner inner = out.new Inner();
            //step3 访问内部类的方法
            inner.innerF1();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            /* * outerF4();该语句的输出结果和下面三条语句的输出结果一样 *如果要直接创建内部类的对象，不能想当然地认为只需加上外围类Outer的名字， *就可以按照通常的样子生成内部类的对象，而是必须使用此外围类的一个对象来 *创建其内部类的一个对象： *Outer.Inner outin = out.new Inner() *因此，除非你已经有了外围类的一个对象，否则不可能生成内部类的对象。因为此 *内部类的对象会悄悄地链接到创建它的外围类的对象。如果你用的是静态的内部类， *那就不需要对其外围类对象的引用。 */
            Outer out = new Outer();
            Outer.Inner outin = out.new Inner();
            outin.innerF1();
        }
    
        public void outerF2() {
        }
    
        /** * 外部类的非静态方法访问成员内部类 */
        public void outerF3() {
            Inner inner = new Inner();
            inner.innerF1();
        }
    
        /** * 成员内部类中，不能定义静态成员 * 成员内部类中，可以访问外部类的所有成员 */
        class Inner {
            // static int innerI = 100;内部类中不允许定义静态变量
            // 内部类和外部类的实例变量可以共存
            int j = 100;
            int innerI = 1;
    
    
            void innerF1() {
                System.out.println(i);
                //在内部类中访问内部类自己的变量直接用变量名
                System.out.println(j);
                //在内部类中访问内部类自己的变量也可以用this.变量名
                System.out.println(this.j);
                //在内部类中访问外部类中与内部类同名的实例变量用外部类名.this.变量名
                System.out.println(Outer.this.j);
                //如果内部类中没有与外部类同名的变量，则可以直接用变量名访问外部类变量
                System.out.println(k);
                outerF1();
                outerF2();
            }
        }
    }
    复制代码

1.  局部内部类

> 在方法中定义的内部类称为局部内部类。与局部变量类似，局部内部类不能有访问说明符，因为它不是外围类的一部分，但是它可以访问当前代码块内的常量，和此外围类所有的成员。

public class Outer {
    
        private int s = 100;
        private int outI = 1;
    
        public static void main(String[] args) {
            // 访问局部内部类必须先有外部类对象
            Outer out = new Outer();
            out.f(3);
        }
    
        public void f(final int k) {
            final int s = 200;
            int i = 1;
            final int j = 10;
    
    
            /**
             * 定义在方法内部
             */
            class Inner {
                // 可以定义与外部类同名的变量
                int s = 300;
                int innerI = 100;
    
                // static int m = 20; 不可以定义静态变量
                Inner(int k) {
                    innerF(k);
                }
                void innerF(int k) {
                    // java如果内部类没有与外部类同名的变量，在内部类中可以直接访问外部类的实例变量
                    System.out.println(outI);
                    // 可以访问外部类的局部变量(即方法内的变量)，但是变量必须是final的
                    System.out.println(j);
                    //System.out.println(i);
                    // 如果内部类中有与外部类同名的变量，直接用变量名访问的是内部类的变量
                    System.out.println(s);
                    // 用this.变量名访问的也是内部类变量
                    System.out.println(this.s);
                    // 用外部类名.this.内部类变量名访问的是外部类变量
                    System.out.println(Outer.this.s);
                }
            }
            new Inner(k);
        }
    }
    复制代码

1.  静态内部类(嵌套类)

> 如果你不需要内部类对象与其外围类对象之间有联系，那你可以将内部类声明为`static`。这通常称为嵌套类（nested class）。想要理解static应用于内部类时的含义，你就必须记住，普通的内部类对象隐含地保存了一个引用，指向创建它的外围类对象。然而，当内部类是static的时，就不是这样了。 要创建嵌套类的对象，并不需要其外围类的对象。 不能从嵌套类的对象中访问非静态的外围类对象。

public class Outer {
        private static int i = 1;
        private int j = 10;
    
        public static void outerF1() {
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            new Outer().outerF3();
        }
    
        public void outerF2() {
        }
    
        public void outerF3() {
            // 外部类访问内部类的静态成员：内部类.静态成员
            System.out.println(Inner.inner_i);
            Inner.innerF1();
            // 外部类访问内部类的非静态成员:实例化内部类即可
            Inner inner = new Inner();
            inner.innerF2();
        }
    
        /**
         * 静态内部类可以用public,protected,private修饰
         * 静态内部类中可以定义静态或者非静态的成员
         */
        static class Inner {
            static int inner_i = 100;
            int innerJ = 200;
    
            static void innerF1() {
                // 静态内部类只能访问外部类的静态成员(包括静态变量和静态方法)
                System.out.println("Outer.i" + i);
                outerF1();
            }
    
    
            void innerF2() {
                // 静态内部类不能访问外部类的非静态成员(包括非静态变量和非静态方法)
                // System.out.println("Outer.i"+j);
                // outerF2();
            }
        }
    }
    复制代码

## 匿名内部类 ##

> 这是我们今天的主角，匿名内部类, 字面意思没有名字的类 `{}`。匿名内部作为最特殊的内部类，需要讲解的内容。（think in java）

为什么使用匿名内部类：

1.  只用到类的一个实例
2.  类在定义后马上用到
3.  类非常小（SUN推荐是在4行代码以下）
4.  给类命名并不会导致你的代码更容易被理解

在使用匿名内部类时，要记住以下几个原则：

1.  匿名内部类一般不能有构造方法。
2.  匿名内部类不能定义任何静态成员、方法和类。
3.  匿名内部类不能是public,protected,private,static。
4.  只能创建匿名内部类的一个实例。
5.  一个匿名内部类一定是在new的后面，用其隐含实现一个接口或实现一个类。
6.  因匿名内部类为局部内部类，所以局部内部类的所有限制都对其生效。

你可能见过如下的代码：

List<Integer> var1 = new ArrayList<Integer>()
        {
            {
                add(1);
                add(2);
            }
        };
    复制代码

就是用到匿名类的语法糖。

// 在方法中返回一个匿名内部类
    public class Parcel6 {
        public static void main(String[] args) {
            Parcel6 p = new Parcel6();
            Contents c = p.cont();
        }
    
        public Contents cont() {
            return new Contents() {
                private int i = 11;
    
    
                public int value() {
                    return i;
                }
            }; // 在这里需要一个分号
        }
    }
    复制代码

cont()方法将下面两个动作合并在一起：返回值的生成，与表示这个返回值的类的定义。 return new Contents() 但是，在到达语句结束的分号之前，你却说：“等一等，我想在这里插入一个类的定义”:  
这种奇怪的语法指的是：“创建一个继承自Contents的匿名类的对象。”通过new 表达式返回的引用被自动向上转型为对Contents的引用。匿名内部类的语法是下面例子的简略形式：

class MyContents implements Contents {
        private int i = 11;
    
        public int value() {
            return i;
        }
    }
    return new MyContents();
    复制代码

上述这类写法是最常见。

在Java中，通常就是编写另外一个类或类库的人规定一个接口，然后你来实现这个接口，然后把这个接口的一个对象作为参数传给别人的程序，别人的程序必要时就会通过那个接口来调用你编写的函数,执行后续的一些方法。

public class CallBack {
    
        public static void main(String[] args) {
            CallBack callBack = new CallBack();
            callBack.toDoSomethings(100, new CallBackInterface() {
                public void execute() {
                    System.out.println("我的请求处理成功了");
                }
            });
    
        }
    
        public void toDoSomethings(int a, CallBackInterface callBackInterface) {
            long start = System.currentTimeMillis();
            if (a > 100) {
                callBackInterface.execute();
            } else {
                System.out.println("a < 100 不需要执行回调方法");
            }
            long end = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("该接口回调时间 : " + (end - start));
        }
    }
    public interface CallBackInterface {
    
        void execute();
    }
    
    复制代码

Java里的回调,可以说是匿名内部类精彩表演,优美的编码风格,真是让人陶醉~ this is so amazing 。

经过上述的铺垫引出下面的主角 lamada 表达式实现函数式接口。

## Lambda语法糖 ##

为了能够方便、快捷、幽雅的创建出FI的实例，Java8提供了Lambda表达式这颗语法糖。下面我用一个例子来介绍Lambda语法。假设我们想对一个List按字符串长度进行排序，那么在Java8之前，可以借助匿名内部类来实现：

List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "pear");
    words.sort(new Comparator<String>() {
     
        @Override
        public int compare(String w1, String w2) {
            return Integer.compare(w1.length(), w2.length());
        }
     
    });
    
    复制代码

上面的匿名内部类简直可以用丑陋来形容，唯一的一行逻辑被五行垃圾代码淹没。根据前面的定义（并查看Java源代码）可知，Comparator是个FI，所以，可以用Lambda表达式来实现：

words.sort((String w1, String w2) -> {
        return Integer.compare(w1.length(), w2.length());
    });
    复制代码

ps: 看起来像一个匿名的方法，实际就是一个匿名类对象的引用，代码看起来更加简洁。可以认为 lambda表达式实现了接口的抽象方法，因为函数式接口默认只有一个抽象方法。

参考文献：  
[函数式接口概念][Link 1]  
[详解内部类][Link 2]

转载于:https://juejin.im/post/5cb99e4ae51d456e4c4c0029

[Link 1]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fwww.cnblogs.com%2Fchenpi%2Fp%2F5890144.html
[Link 2]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fblog.csdn.net%2Fsinat_34344123%2Farticle%2Fdetails%2F81942427