簡介
Lambda表達式是Java SE 8中一個重要的新特性。 lambda表達式允許你透過表達式來取代功能介面。 lambda表達式就和方法一樣,它提供了一個正常的參數列表和一個使用這些參數的主體(body,可以是一個表達式或一個代碼塊)。
Lambda表達式也增強了集合庫。 Java SE 8新增了2個對集合資料進行批次操作的套件: java.util.function 套件以及java.util.stream 套件。 流(stream)就如同迭代器(iterator),但附加了許多額外的功能。 總的來說,lambda表達式和stream 是自Java語言添加泛型(Generics)和註解(annotation)以來最大的變化。 在本文中,我們將從簡單到複雜的範例中見認識lambda表達式和stream的強悍。
環境準備
如果還沒有安裝Java 8,那麼你應該先安裝才能使用lambda和stream(譯者建議在虛擬機器中安裝,測試使用)。 像NetBeans 和IntelliJ IDEA 一類的工具和IDE就支援Java 8特性,包括lambda表達式,可重複的註解,緊湊的概要檔案和其他特性。
Lambda表達式的語法
基本語法:
(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }
下面是Java lambda表達式的簡單範例:
複製代碼代碼如下:
// 1. 不需要參數,回傳值為5
() -> 5
// 2. 接收一個參數(數字型別),傳回其2倍的值
x -> 2 * x
// 3. 接受2個參數(數字),並回傳他們的差值
(x, y) -> xy
// 4. 接收2個int型整數,回傳他們的和
(int x, int y) -> x + y
// 5. 接受一個string 物件,並在控制台列印,不回傳任何值(看起來像是回傳void)
(String s) -> System.out.print(s)
基本的Lambda例子
現在,我們已經知道什麼是lambda表達式,讓我們先從一些基本的例子開始。 在本節中,我們將看到lambda表達式如何影響我們編碼的方式。 假設有一個玩家List ,程式設計師可以使用for 語句("for 迴圈")來遍歷,在Java SE 8中可以轉換為另一種形式:
複製代碼代碼如下:
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);
// 以前的循環方式
for (String player : players) {
System.out.print(player + "; ");
}
// 使用lambda 表達式以及函數運算(functional operation)
players.forEach((player) -> System.out.print(player + "; "));
// 在Java 8 中使用雙冒號運算子(double colon operator)
players.forEach(System.out::println);
正如您所看到的,lambda表達式可以將我們的程式碼縮減到一行。 另一個例子是在圖形使用者介面程式中,匿名類別可以使用lambda表達式來代替。 同樣,在實作Runnable介面時也可以這樣使用:
複製代碼代碼如下:
// 使用匿名內部類別
btn.setOnAction(new EventHandler<ActionEvent>() {
@Override
public void handle(ActionEvent event) {
System.out.println("Hello World!");
}
});
// 或使用lambda expression
btn.setOnAction(event -> System.out.println("Hello World!"));
以下是使用lambdas 來實作Runnable介面的範例:
複製代碼代碼如下:
// 1.1使用匿名內部類
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Hello world !");
}
}).start();
// 1.2使用lambda expression
new Thread(() -> System.out.println("Hello world !")).start();
// 2.1使用匿名內部類
Runnable race1 = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Hello world !");
}
};
// 2.2使用lambda expression
Runnable race2 = () -> System.out.println("Hello world !");
// 直接呼叫run 方法(沒開新執行緒喔!)
race1.run();
race2.run();
Runnable 的lambda表達式,使用區塊格式,將五行程式碼轉換成單行語句。 接下來,在下一節中我們將使用lambdas對集合進行排序。
使用Lambdas排序集合
在Java中,Comparator 類別被用來排序集合。 在下面的例子中,我們將根據球員的name, surname, name 長度以及最後一個字母。 和前面的範例一樣,先使用匿名內部類別來排序,然後再使用lambda表達式精簡我們的程式碼。
在第一個例子中,我們將根據name來排序list。 使用舊的方式,程式碼如下所示:
複製代碼代碼如下:
String[] players = {"Rafael Nadal", "Novak Djokovic",
"Stanislas Wawrinka", "David Ferrer",
"Roger Federer", "Andy Murray",
"Tomas Berdych", "Juan Martin Del Potro",
"Richard Gasquet", "John Isner"};
// 1.1 使用匿名內部類別依name 排序players
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String s1, String s2) {
return (s1.compareTo(s2));
}
});
使用lambdas,可以透過下面的程式碼實現同樣的功能:
複製代碼代碼如下:
// 1.2 使用lambda expression 排序players
Comparator<String> sortByName = (String s1, String s2) -> (s1.compareTo(s2));
Arrays.sort(players, sortByName);
// 1.3 也可以採用以下形式:
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.compareTo(s2)));
其他的排序如下所示。 和上面的範例一樣,程式碼分別透過匿名內部類別和一些lambda表達式來實作Comparator :
複製代碼代碼如下:
// 1.1 使用匿名內部類別依據surname 排序players
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String s1, String s2) {
return (s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo(s2.substring(s2.indexOf(" "))));
}
});
// 1.2 使用lambda expression 排序,根據surname
Comparator<String> sortBySurname = (String s1, String s2) ->
( s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo( s2.substring(s2.indexOf(" ")) ) );
Arrays.sort(players, sortBySurname);
// 1.3 或這樣,懷疑原作者是不是想錯了,括號好多...
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) ->
( s1.substring(s1.indexOf(" ")).compareTo( s2.substring(s2.indexOf(" ")) ) )
);
// 2.1 使用匿名內部類別根據name lenght 排序players
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String s1, String s2) {
return (s1.length() - s2.length());
}
});
// 2.2 使用lambda expression 排序,根據name lenght
Comparator<String> sortByNameLenght = (String s1, String s2) -> (s1.length() - s2.length());
Arrays.sort(players, sortByNameLenght);
// 2.3 or this
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.length() - s2.length()));
// 3.1 使用匿名內部類別排序players, 根據最後一個字母
Arrays.sort(players, new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String s1, String s2) {
return (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1));
}
});
// 3.2 使用lambda expression 排序,依照最後一個字母
Comparator<String> sortByLastLetter =
(String s1, String s2) ->
(s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1));
Arrays.sort(players, sortByLastLetter);
// 3.3 or this
Arrays.sort(players, (String s1, String s2) -> (s1.charAt(s1.length() - 1) - s2.charAt(s2.length() - 1)));
就是這樣,簡潔又直觀。 在下一節中我們將探索更多lambdas的能力,並將其與stream 結合起來使用。
使用Lambdas和Streams
Stream是對集合的包裝,通常和lambda一起使用。 使用lambdas可以支援許多操作,如map, filter, limit, sorted, count, min, max, sum, collect 等等。 同樣,Stream使用懶運算,他們並不會真正地讀取所有資料,遇到像getFirst() 這樣的方法就會結束鍊式語法。 在接下來的例子中,我們將探索lambdas和streams 能做什麼。 我們創建了一個Person類別並使用這個類別來添加一些資料到list中,將用於進一步流操作。 Person 只是一個簡單的POJO類別:
複製代碼代碼如下:
public class Person {
private String firstName, lastName, job, gender;
private int salary, age;
public Person(String firstName, String lastName, String job,
String gender, int age, int salary) {
this.firstName = firstName;
this.lastName = lastName;
this.gender = gender;
this.age = age;
this.job = job;
this.salary = salary;
}
// Getter and Setter
// . . . . .
}
接下來,我們將建立兩個list,都用來存放Person物件:
複製代碼代碼如下:
List<Person> javaProgrammers = new ArrayList<Person>() {
{
add(new Person("Elsdon", "Jaycob", "Java programmer", "male", 43, 2000));
add(new Person("Tamsen", "Brittany", "Java programmer", "female", 23, 1500));
add(new Person("Floyd", "Donny", "Java programmer", "male", 33, 1800));
add(new Person("Sindy", "Jonie", "Java programmer", "female", 32, 1600));
add(new Person("Vere", "Hervey", "Java programmer", "male", 22, 1200));
add(new Person("Maude", "Jaimie", "Java programmer", "female", 27, 1900));
add(new Person("Shawn", "Randall", "Java programmer", "male", 30, 2300));
add(new Person("Jayden", "Corrina", "Java programmer", "female", 35, 1700));
add(new Person("Palmer", "Dene", "Java programmer", "male", 33, 2000));
add(new Person("Addison", "Pam", "Java programmer", "female", 34, 1300));
}
};
List<Person> phpProgrammers = new ArrayList<Person>() {
{
add(new Person("Jarrod", "Pace", "PHP programmer", "male", 34, 1550));
add(new Person("Clarette", "Cicely", "PHP programmer", "female", 23, 1200));
add(new Person("Victor", "Channing", "PHP programmer", "male", 32, 1600));
add(new Person("Tori", "Sheryl", "PHP programmer", "female", 21, 1000));
add(new Person("Osborne", "Shad", "PHP programmer", "male", 32, 1100));
add(new Person("Rosalind", "Layla", "PHP programmer", "female", 25, 1300));
add(new Person("Fraser", "Hewie", "PHP programmer", "male", 36, 1100));
add(new Person("Quinn", "Tamara", "PHP programmer", "female", 21, 1000));
add(new Person("Alvin", "Lance", "PHP programmer", "male", 38, 1600));
add(new Person("Evonne", "Shari", "PHP programmer", "female", 40, 1800));
}
};
現在我們使用forEach方法來迭代輸出上述列表:
複製代碼代碼如下:
System.out.println("所有程式設計師的姓名:");
javaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
phpProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
我們同樣使用forEach方法,增加程式設計師的薪水5%:
複製代碼代碼如下:
System.out.println("給程式設計師加薪5% :");
Consumer<Person> giveRaise = e -> e.setSalary(e.getSalary() / 100 * 5 + e.getSalary());
javaProgrammers.forEach(giveRaise);
phpProgrammers.forEach(giveRaise);
另一個有用的方法是過濾器filter() ,讓我們顯示月薪超過1400美元的PHP程式設計師:
複製代碼代碼如下:
System.out.println("下面是月薪超過$1,400 的PHP程式設計師:")
phpProgrammers.stream()
.filter((p) -> (p.getSalary() > 1400))
.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
我們也可以定義過濾器,然後重複使用它們來執行其他操作:
複製代碼代碼如下:
// 定義filters
Predicate<Person> ageFilter = (p) -> (p.getAge() > 25);
Predicate<Person> salaryFilter = (p) -> (p.getSalary() > 1400);
Predicate<Person> genderFilter = (p) -> ("female".equals(p.getGender()));
System.out.println("下面是年齡大於24歲且月薪在$1,400以上的女PHP程式設計師:");
phpProgrammers.stream()
.filter(ageFilter)
.filter(salaryFilter)
.filter(genderFilter)
.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
// 重複使用filters
System.out.println("年齡大於24歲的女性Java programmers:");
javaProgrammers.stream()
.filter(ageFilter)
.filter(genderFilter)
.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
使用limit方法,可以限制結果集的個數:
複製代碼代碼如下:
System.out.println("最前面的3個Java programmers:");
javaProgrammers.stream()
.limit(3)
.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
System.out.println("最前面的3個女性Java programmers:");
javaProgrammers.stream()
.filter(genderFilter)
.limit(3)
.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; ", p.getFirstName(), p.getLastName()));
排序呢? 我們在stream中能處理嗎? 答案是肯定的。 在下面的例子中,我們將根據名字和薪水排序Java程式設計師,放到一個list中,然後顯示列表:
複製代碼代碼如下:
System.out.println("依name 排序,並顯示前5個Java programmers:");
List<Person> sortedJavaProgrammers = javaProgrammers
.stream()
.sorted((p, p2) -> (p.getFirstName().compareTo(p2.getFirstName())))
.limit(5)
.collect(toList());
sortedJavaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; %n", p.getFirstName(), p.getLastName()));
System.out.println("根據salary 排序Java programmers:");
sortedJavaProgrammers = javaProgrammers
.stream()
.sorted( (p, p2) -> (p.getSalary() - p2.getSalary()) )
.collect( toList() );
sortedJavaProgrammers.forEach((p) -> System.out.printf("%s %s; %n", p.getFirstName(), p.getLastName()));
如果我們只對最低和最高的薪水感興趣,比排序後選擇第一個/最後一個更快的是min和max方法:
複製代碼代碼如下:
System.out.println("薪資最低的Java programmer:");
Person pers = javaProgrammers
.stream()
.min((p1, p2) -> (p1.getSalary() - p2.getSalary()))
.get()
System.out.printf("Name: %s %s; Salary: $%,d.", pers.getFirstName(), pers.getLastName(), pers.getSalary())
System.out.println("薪水最高的Java programmer:");
Person person = javaProgrammers
.stream()
.max((p, p2) -> (p.getSalary() - p2.getSalary()))
.get()
System.out.printf("Name: %s %s; Salary: $%,d.", person.getFirstName(), person.getLastName(), person.getSalary())
在上面的範例中我們已經看到collect 方法是如何運作的。 結合map 方法,我們可以使用collect 方法來將我們的結果集放到一個字串,一個Set 或一個TreeSet中:
複製代碼代碼如下:
System.out.println("將PHP programmers 的first name 拼接成字串:");
String phpDevelopers = phpProgrammers
.stream()
.map(Person::getFirstName)
.collect(joining(" ; ")); // 在進一步的操作中可以作為標記(token)
System.out.println("將Java programmers 的first name 存放到Set:");
Set<String> javaDevFirstName = javaProgrammers
.stream()
.map(Person::getFirstName)
.collect(toSet());
System.out.println("存放Java programmers 的first name 存放到TreeSet:");
TreeSet<String> javaDevLastName = javaProgrammers
.stream()
.map(Person::getLastName)
.collect(toCollection(TreeSet::new));
Streams 還可以是並行的(parallel)。 示例如下:
複製代碼代碼如下:
System.out.println("計算付給Java programmers 的所有money:");
int totalSalary = javaProgrammers
.parallelStream()
.mapToInt(p -> p.getSalary())
.sum();
我們可以使用summaryStatistics方法來獲得stream 中元素的各種總和資料。 接下來,我們可以存取這些方法,例如getMax, getMin, getSum或getAverage:
複製代碼代碼如下:
//計算count, min, max, sum, and average for numbers
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
IntSummaryStatistics stats = numbers
.stream()
.mapToInt((x) -> x)
.summaryStatistics();
System.out.println("List中最大的數字: " + stats.getMax());
System.out.println("List中最小的數字: " + stats.getMin());
System.out.println("所有數字的總和: " + stats.getSum());
System.out.println("所有數字的平均值: " + stats.getAverage());
OK,就這樣,希望你喜歡它!
總結
在本文中,我們學會了使用lambda表達式的不同方式,從基本的範例,到使用lambdas和streams的複雜範例。 此外,我們也學習如何使用lambda表達式與Comparator 類別來對Java集合進行排序。
譯者註：雖然看著很先進，其實Lambda表達式的本質只是一個"語法糖",由編譯器推斷並幫你轉換包裝為常規的代碼,因此你可以使用更少的代碼來實現同樣的功能。本人建議不要亂用,因為這就和某些很高級的黑客寫的代碼一樣,簡潔,難懂,難以調試,維護人員想罵娘.