Java 函数式接口 lambda 应用

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：

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

public interface Runnable {
    public abstract  void run (); 
}

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：

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

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；

复制代码    @FunctionalInterface
    interface GreetingService
    {
        void sayMessage(String message);

        default void doSomeMoreWork1()
        {
            // Method body
        }

        default void doSomeMoreWork2()
        {
            // Method body
        }
    }

2. 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；

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

3. 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。

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

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。

复制代码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();
        }
    }
}

2. 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。

复制代码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);
    }
}

3. 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。

复制代码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();
        }
    }
}

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：

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

就是用到匿名类的语法糖。

复制代码// 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
    }
}

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：

复制代码class MyContents implements Contents {
    private int i = 11;

    public int value() {
        return i;
    }
}
return new MyContents();

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。

复制代码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();
}

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：

复制代码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());
    }
 
});

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：

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

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

详解内部类

本文转载自: 掘金

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