JDK8 Lambda表达式简介

# 1. 引言

### 1.1 Lambda表达式的概念和背景

Lambda表达式是Java编程语言中的一个重要特性，它是一种匿名函数，可以作为参数传递到方法中，或者用于构造函数式接口的实例。Lambda表达式的引入让Java的编程风格更加简洁和灵活，同时也使并行编程变得更加容易。

在Java 8之前，如果想要向方法传递行为，必须使用匿名内部类或者实现某个接口，这导致了大量的样板代码和冗余的代码结构。而引入Lambda表达式后，可以通过更加简洁的方式来实现同样的功能，大大提高了代码的可读性和编写效率。

### 1.2 JDK8对Lambda表达式的支持

Java 8引入了对Lambda表达式的支持，通过对函数式接口（Functional Interface）和新的语法特性的引入，使得Java语言能够更好地支持函数式编程的范式。除了Lambda表达式外，Java 8还引入了Stream API等新特性，进一步扩展了Java语言的编程范式，使得Java可以更好地满足现代编程的需求。

在接下来的章节中，我们将逐步深入探讨Lambda表达式的语法、使用和实际应用，希望读者能够通过本文了解并掌握Lambda表达式这一重要特性。

# 2. Lambda表达式基础

在本章中，我们将介绍Lambda表达式的基本语法和结构，以及与匿名内部类的区别。Lambda表达式是Java 8引入的一个重要特性，它为Java语言引入了函数式编程的概念，使得代码更加简洁和易读。

### 2.1 Lambda表达式的语法和结构

Lambda表达式的基本语法如下：

(parameter list) -> {body}

其中，参数列表可以为空或非空，如果参数列表非空，参数类型可以明确指定，也可以根据上下文推断；箭头符号 "->" 将参数列表和Lambda表达式的主体部分分开；主体部分可以是一个表达式，也可以是一段代码块。

例如，一个简单的Lambda表达式可以是这样的：

() -> System.out.println("Hello Lambda!");

上面的Lambda表达式表示一个不带任何参数的Lambda表达式，当它被调用时，会打印"Hello Lambda!"。

### 2.2 Lambda表达式与匿名内部类的区别

Lambda表达式与匿名内部类相比，有以下几点区别：
- Lambda表达式更加简洁：省略了匿名内部类的样板代码，使得代码更加简洁易读；
- Lambda表达式更加灵活：可以根据上下文推断参数类型，也可以省略参数类型的声明；
- Lambda表达式可以访问外部变量：与匿名内部类不同，Lambda表达式可以直接访问外部的局部变量或成员变量（在访问时会隐式地将其转为final或等效的）。

总的来说，Lambda表达式的引入使得Java语言在编写函数式风格代码时更加简洁和灵活。

在下一章节中，我们将介绍Lambda表达式的使用场景以及在集合操作和多线程编程中的应用。

# 3. Lambda表达式的使用

Lambda表达式作为JDK8的一个重要特性，其在集合操作和多线程编程中有着广泛的应用。本章将详细介绍Lambda表达式在这两个方面的使用。

#### 3.1 在集合操作中的应用

在集合操作中，Lambda表达式可以简洁地表示需要对元素执行的操作，比如筛选、映射、过滤等。我们来看一个简单的例子，使用Lambda表达式对一个列表进行筛选：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class LambdaDemo {

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);

        // 使用Lambda表达式筛选偶数
        numbers.stream()
               .filter(num -> num % 2 == 0)
               .forEach(System.out::println);
    }
}

**代码说明**：这段代码首先创建一个包含1到10的整数列表，然后使用Lambda表达式对列表进行筛选，只输出偶数。在`filter()`方法中使用了Lambda表达式`num -> num % 2 == 0`来筛选偶数。

**代码总结**：Lambda表达式通过简洁的语法，方便地对集合进行操作，提高了代码的可读性和简洁性。

**结果说明**：运行代码将输出2、4、6、8、10这几个偶数。

#### 3.2 在多线程编程中的应用

在多线程编程中，Lambda表达式可以用来简化线程的创建和管理，使代码更加清晰。以下是一个简单的例子，演示了使用Lambda表达式创建一个多线程：

public class LambdaThreadDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 使用Lambda表达式创建并启动一个新线程
        new Thread(() -> {
            System.out.println("Lambda表达式创建的线程正在执行...");
        }).start();
    }
}

**代码说明**：这段代码创建了一个新线程，使用了Lambda表达式`() -> {System.out.println("Lambda表达式创建的线程正在执行...");}`作为线程的执行体。

**代码总结**：Lambda表达式在多线程编程中可以减少冗余的代码，使得线程的创建更加简洁和直观。

**结果说明**：运行代码将输出"Lambda表达式创建的线程正在执行..."，表示新线程正在执行Lambda表达式中的任务。

# 4. Lambda表达式与函数式接口

在本章中，我们将介绍Lambda表达式与函数式接口之间的关系，探讨函数式接口的概念以及其在Lambda表达式中的应用。

#### 4.1 函数式接口的介绍

函数式接口是指只包含一个抽象方法的接口。在Java中，可以使用`@FunctionalInterface`注解来确保接口只有一个抽象方法，以便被Lambda表达式所使用。下面是一个简单的函数式接口示例：

@FunctionalInterface
interface MyFunctionalInterface {
    void myMethod();
}

在上面的示例中，`MyFunctionalInterface`就是一个函数式接口，因为它只包含一个抽象方法`myMethod`。

#### 4.2 Lambda表达式与函数式接口的关系

Lambda表达式可以用来实现函数式接口中的抽象方法，从而简化代码的书写。使用Lambda表达式可以省去定义匿名内部类的繁琐语法。

下面是一个使用Lambda表达式实现函数式接口的例子：

public class LambdaAndFunctionalInterfaceExample {
    public static void main(String[] args) {
        MyFunctionalInterface functionalInterface = () -> System.out.println("Hello, Lambda!");
        functionalInterface.myMethod();
    }
}

在上面的示例中，我们通过Lambda表达式实现了`MyFunctionalInterface`接口中的`myMethod`方法，使得在`main`方法中可以直接调用`myMethod`方法输出"Hello, Lambda!"。

通过以上介绍，我们可以看到Lambda表达式和函数式接口是息息相关的，函数式接口为Lambda表达式提供了实际的应用场景，使得代码更加简洁和易读。

# 5. Lambda表达式与Stream API

#### 5.1 Stream API概述
在JDK8中，引入了Stream API，它提供了一种新的抽象，用于处理集合数据。Stream API可以让开发者以一种声明性的方式对集合进行操作，例如筛选、映射、过滤等，极大地简化了集合数据的处理流程。

Stream API的主要特点包括：
- 不是数据结构：Stream不是集合，它不保存数据，而是提供了一种对数据的操作序列。
- 延迟性执行：Stream操作可以延迟执行，只有当需要结果时才会触发实际的计算。
- 支持并行操作：Stream可以充分发挥多核处理器的优势，提供并行操作的能力。

#### 5.2 使用Lambda表达式操作Stream
Lambda表达式和Stream API是天生一对，配合使用能够极大地简化代码，提高开发效率。下面以一个简单的例子来演示如何使用Lambda表达式操作Stream：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class StreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Python", "JavaScript", "Go", "Ruby");

        // 使用Lambda表达式操作Stream，筛选出包含"Java"的语言并打印输出
        languages.stream()
                .filter(lang -> lang.contains("Java"))
                .forEach(System.out::println);
    }
}

在上面的例子中，我们通过`languages.stream()`将List转换为Stream，然后使用`filter`方法筛选出包含"Java"的语言，并通过`forEach`方法将结果打印出来。这段代码简洁而优雅，展现了Lambda表达式和Stream API的强大组合能力。

通过Lambda表达式操作Stream，开发者可以以更加函数式和声明性的方式处理集合数据，极大地简化了代码的编写和维护。

### 总结
本章介绍了Stream API的概述以及如何使用Lambda表达式操作Stream。通过结合Lambda表达式和Stream API，可以以一种更加简洁和高效的方式对集合进行操作，极大地提升了开发效率。在实际项目中，合理使用Lambda表达式和Stream API可以使代码更具可读性和可维护性，是JDK8引入的重要特性之一。

# 6. Lambda表达式的实际应用

在本章中，我们将深入探讨Lambda表达式在实际项目中的应用场景，并且探讨Lambda表达式的局限和注意事项。

#### 6.1 在现实项目中的使用案例

##### 案例一：使用Lambda表达式进行集合操作

假设我们有一个学生列表，需要按照学生的成绩进行排序。我们可以使用Lambda表达式结合Java 8提供的Stream API来实现这一需求：

List<Student> studentList = Arrays.asList(
    new Student("Alice", 85),
    new Student("Bob", 91),
    new Student("Carol", 78)
);

// 使用Lambda表达式进行排序
studentList.sort((s1, s2) -> s2.getScore() - s1.getScore());

// 输出排序后的学生列表
studentList.forEach(System.out::println);

通过Lambda表达式，我们可以简洁地实现对学生列表的排序操作。

##### 案例二：使用Lambda表达式进行多线程编程

在多线程编程中，Lambda表达式可以帮助我们简化匿名内部类的使用。以下是一个简单的多线程示例：

// 使用Lambda表达式实现Runnable接口
Runnable task = () -> {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        System.out.println("Executing task: " + i);
    }
};
// 创建并启动线程
new Thread(task).start();

通过Lambda表达式，我们可以直接在代码中指定需要执行的任务，而无需创建独立的类或匿名内部类。

#### 6.2 Lambda表达式的局限和注意事项

虽然Lambda表达式带来了诸多便利，但也存在一些限制和需要注意的地方：

- Lambda表达式无法访问非final的局部变量，因为它们实际上是以值捕获的形式传递给Lambda表达式的。
- Lambda表达式可能会导致可读性下降，特别是对于复杂的逻辑。
- 在某些情况下，使用Lambda表达式可能会导致性能下降，尤其是在循环操作和大数据量处理中应考虑性能影响。

因此，在使用Lambda表达式时，我们需要谨慎考虑其在项目中的实际应用，避免滥用导致代码可读性差和性能问题。

希望通过以上案例和注意事项，读者能更好地理解Lambda表达式在实际项目中的应用和局限。