从初学者到专家：Java的Lambda表达式完整指南

一.Lambda的概念

概念：Lambda表达式是Java 8引入的一项重要功能，它允许我们以更简洁和灵活的方式编写代码。可以把Lambda表达式看作是一种更方便的匿名函数，可以像数据一样传递和使用。

使用Lambda表达式可以让我们写出更短、更易读的代码。它可以替代传统的匿名类，使代码更加简洁。Lambda表达式还支持函数式编程，这意味着我们可以将函数作为参数传递给其他方法，使得代码更加灵活和可扩展。

1.1 Lambda表达式的语法

举个简单的例子：假设我是一位厨师，需要有一位助手来帮我。你给助手提供了一个简单的任务：切洋葱。你告诉助手只需要进行切洋葱的操作，其他的工作你会负责。 

在这个例子中，我们可以将这个任务看作是一个接口，而助手则是接口的实现者。这个接口定义了一个方法，即切洋葱的操作。

代码案例：

 
 
// 定义一个函数式接口
@FunctionalInterface
interface Task {
//注意只能有一个方法
    void perform();
}
 
public class LambdaExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个助手对象，使用Lambda表达式实现任务
        Task assistant = () -> System.out.println("助手正在切洋葱...");
 
        // 调用厨师的方法，传递助手对象执行任务
        cookMeal(assistant);
    }
 
    public static void cookMeal(Task task) {
        // 准备食材
        System.out.println("准备食材...");
 
        // 执行任务
        task.perform();
 
        // 煮菜
        System.out.println("开始烹饪...");
    }
}

运行截图：

如果我在接口再定义一个方法，则会报错。

但是有另外一种情况可以：

 在Java 8之前，接口中只能包含抽象方法，也就是没有具体的实现。但是，Java 8引入了默认方法的概念，允许在接口中定义具有默认实现的方法。默认方法使用default关键字进行修饰。

由于接口中的默认方法拥有具体的实现，所以你可以直接在接口中调用它们。在实现该接口的类中，可以选择是否覆盖默认方法，如果没有覆盖，默认方法会被继承并直接使用。

现在我在接口定义一个washVegetables（）的默认方法。

package demo1;
 
// 定义一个函数式接口
@FunctionalInterface
interface Task {
    void perform();
 
    default void washVegetables() {
        System.out.println("助理2，帮我洗菜即可");
    }
}
 
public class Chef {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个助手对象，使用Lambda表达式实现任务
        Task assistant1 = () -> {
            System.out.println("助手1正在切洋葱...");
            Task assistant2 = new Task() {
                @Override
                public void perform() {
                    washVegetables();
                }
            };
            assistant2.perform();
        };
 
        // 调用厨师的方法，传递助手对象执行任务
        cookMeal(assistant1);
    }
 
    public static void cookMeal(Task task) {
        // 准备食材
        prepareIngredients();
 
        // 执行任务
        task.perform();
 
        // 煮菜
        startCooking();
    }
 
    public static void prepareIngredients() {
        System.out.println("准备食材...");
    }
 
    public static void startCooking() {
        System.out.println("开始烹饪...");
    }
}

我们将助理1的任务修改为先切洋葱，然后在切洋葱完成后创建一个新的助理2对象，该对象通过实现Task接口并重写perform方法来调用washVegetables默认方法。然后，我们调用助理2的perform方法来执行洗菜操作。

二. Lambda表达式的基本使用

2.1函数接口的六种情况

//无返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
void test();
}
//无返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
void test(int a);
}
//无返回值多个参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
void test(int a,int b);
}
//有返回值无参数
@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
int test();
}
//有返回值一个参数
@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
int test(int a);
}
//有返回值多参数
@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
int test(int a,int b);
}

 2.一个参数无返回值的函数式接口

@FunctionalInterface
interface OneParameterNoReturn {
    void test(int a);
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
           OneParameterNoReturn oneParameterNoReturn = (int a) -> {
            System.out.println("一个参数无返回值：" + a);
        };
        oneParameterNoReturn.test(10);
     
}
 

运行截图：

3.多个参数无返回值的函数式接口

@FunctionalInterface
interface MoreParameterNoReturn {
    void test(int a, int b);
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
           // 多个参数无返回值的函数式接口
        MoreParameterNoReturn moreParameterNoReturn = (int a, int b) -> {
            System.out.println("多个参数无返回值：" + a + " " + b);
        };
        moreParameterNoReturn.test(20, 30);
     
}
 

运行截图：

 4.有返回值无参数的函数式接口

@FunctionalInterface
interface NoParameterReturn {
    int test();
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
          NoParameterReturn noParameterReturn = () -> {
            System.out.println("有返回值无参数！");
            return 40;
        };
        int ret = noParameterReturn.test();
        System.out.println(ret);
     
}
 

运行截图：

5.有返回值一个参数的函数式接口 

@FunctionalInterface
interface OneParameterReturn {
    int test(int a);
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
         OneParameterReturn oneParameterReturn = (int a) -> {
            System.out.println("有返回值有一个参数！");
            return a;
        };
       int ret = oneParameterReturn.test(50);
        System.out.println(ret);
     
}
 

运行截图：

6.有返回值多个参数的函数式接口 

@FunctionalInterface
interface MoreParameterReturn {
    int test(int a, int b);
}
public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
         MoreParameterReturn moreParameterReturn = (int a, int b) -> {
            System.out.println("有返回值多个参数！");
            return a + b;
        };
        int ret = moreParameterReturn.test(60, 70);
        System.out.println(ret);
     
}
 

运行截图：

 2.2匿名内部类变量捕获

 什么是匿名内部类？

匿名内部类就是没有名字的内部类 。我们这里只是为了说明变量捕获，所以，匿名内部类只要会使用就好，那么下面我们来，简单的看看匿名内部类的使用就好了。

代码案例一

interface MyFunction {
    void printValue();
}
 
public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 10; // 外部作用域的变量
 
        MyFunction myFunction = new MyFunction() {
            @Override
            public void printValue() {
                // 引用外部作用域的变量x
                System.out.println("x: " + x);
            }
        };
 
        x = 20; // 修改外部作用域的变量x
 
        myFunction.printValue(); // 输出捕获的变量x，结果为20
    }
}

我们定义了一个函数式接口MyFunction，其中包含了一个抽象方法printValue()。然后，我们创建了一个匿名内部类实现了该接口，并在实现中引用了外部作用域中的变量x，并打印出其值。 

代码案例二 

interface Shape {
    void draw();
}
 
public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        final int x = 10; // 外部作用域的变量
 
        Shape shape = new Shape() {
            @Override
            public void draw() {
                System.out.println("Drawing a shape with x = " + x);
            }
        };
 
        shape.draw(); // 使用匿名内部类重写的draw()方法进行绘制
    }
}

我们定义了一个Shape接口，其中包含了一个抽象方法draw()。然后，我们使用匿名内部类实现了该接口，并在实现中引用了外部作用域中的变量x。在draw()方法中，我们打印出了变量x的值。

 2.3Lambda的变量捕获

Lambda表达式可以捕获外部作用域的变量，这使得Lambda表达式可以访问和操作外部作用域中的变量。捕获的变量在Lambda表达式中被视为"有效final"，即虽然没有显式声明为final，但它们在Lambda表达式中不能被修改。
 

代码案例：

@FunctionalInterface
interface NoParameterNoReturn {
    void test();
}
 
public class TestDemo {
    @FunctionalInterface
    interface NoParameterNoReturn {
        void test();
    }
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10;
        NoParameterNoReturn noParameterNoReturn = ()->{
       
            System.out.println("捕获变量："+a);
        };
        noParameterNoReturn.test();
    }
 
}

运行截图：

现在我要修改变量a =99

则

三.Lambda在集合当中的使用

 3.1Collection接口

forEach()方法

使用 forEach() 方法可以方便地遍历集合中的元素，并对每个元素执行自定义操作，从而简化了对集合的处理过程。

List<String> fruits = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange");
 
fruits.forEach(fruit -> System.out.println("I like " + fruit));
 
// 输出结果：
// I like Apple
// I like Banana
// I like Orange

removeIf() 方法

removeIf(Predicate<? super E> filter)：使用Lambda表达式来移除集合中满足特定条件的元素。Predicate接口的Lambda表达式用于定义过滤条件。

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
 
numbers.removeIf(n -> n % 2 == 0); // 移除所有偶数
 
// 输出结果：[1, 3, 5]
System.out.println(numbers);

spliterator() 方法

返回一个可用于并行迭代集合的Spliterator对象。Spliterator接口的forEachRemaining()方法可以与Lambda表达式一起使用，对集合中的每个元素执行特定操作。

List<String> fruits = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange");
 
Spliterator<String> spliterator = fruits.spliterator();
spliterator.forEachRemaining(fruit -> System.out.println(fruit));
 
// 输出结果：
// Apple
// Banana
// Orange

stream()方法

返回一个顺序流，用于对集合中的元素进行顺序操作。可以与forEach()方法结合使用，对集合中的每个元素执行特定操作。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
 
names.stream()
     .forEach(name -> System.out.println("Hello, " + name));
 
// 输出结果：
// Hello, Alice
// Hello, Bob
// Hello, Charlie

parallelStream() 方法

 返回一个并行流，用于对集合中的元素进行并行操作。可以与forEach()方法结合使用，对集合中的每个元素执行特定操作。
 

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
 
names.parallelStream()
     .forEach(name -> System.out.println("Hello, " + name));
 
// 输出结果：
// Hello, Alice
// Hello, Bob
// Hello, Charlie

 3.2List接口

replaceAll()方法

使用Lambda表达式替换列表中的所有元素。

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
 
numbers.replaceAll(n -> n * 2); // 将列表中的每个元素乘以2
 
// 输出结果：[2, 4, 6, 8, 10]
System.out.println(numbers);

sort()方法

使用Lambda表达式对列表进行排序。Comparator接口的Lambda表达式用于定义排序逻辑。

List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie"));
 
names.sort((name1, name2) -> name1.compareToIgnoreCase(name2)); // 根据名称的字母顺序排序，忽略大小写
 
// 输出结果：[Alice, Bob, Charlie]
System.out.println(names);

3.3Map接口

forEach()方法

使用Lambda表达式对Map中的每个键值对执行特定的操作。BiConsumer接口的Lambda表达式用于定义操作逻辑，接受键和值作为参数。

Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("Alice", 90);
scores.put("Bob", 80);
scores.put("Charlie", 95);
 
scores.forEach((name, score) -> System.out.println(name + ": " + score));
 
// 输出结果：
// Alice: 90
// Bob: 80
// Charlie: 95

replaceAll()方法

使用Lambda表达式替换Map中的所有值。

Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("Alice", 90);
scores.put("Bob", 80);
scores.put("Charlie", 95);
 
scores.replaceAll((name, score) -> score + 5); // 将每个分数加上5
 
System.out.println(scores);
 
// 输出结果：
// {Alice=95, Bob=85, Charlie=100}

putIfAbsent()方法

使用Lambda表达式在Map中插入键值对，仅当键不存在时才插入。Lambda表达式用于定义要插入的值，接受键作为参数。

Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("Alice", 90);
scores.put("Bob", 80);
 
scores.putIfAbsent("Charlie", 95); // 插入键值对"Charlie=95"
 
System.out.println(scores);
 
// 输出结果：
// {Alice=90, Bob=80, Charlie=95}

remove()方法

使用Lambda表达式根据键和值从Map中移除指定的键值对。Lambda表达式用于定义要移除的值，接受键和当前值作为参数。

Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("Alice", 90);
scores.put("Bob", 80);
scores.put("Charlie", 95);
 
scores.remove("Alice", 90); // 移除键值对"Alice=90"
 
System.out.println(scores);
 
// 输出结果：
// {Bob=80, Charlie=95}

replace()方法

使用Lambda表达式替换Map中指定键的值。Lambda表达式用于定义要替换的值，接受键和当前值作为参数。

Map<String, Integer> scores = new HashMap<>();
scores.put("Alice", 90);
scores.put("Bob", 80);
scores.put("Charlie", 95);
 
scores.replace("Alice", 100); // 将键"Alice"的值替换为100
 
System.out.println(scores);
 
// 输出结果：
// {Alice=100, Bob=80, Charlie=95}

四.总结 

• 代码简洁，开发迅速
• 方便函数式编程
• 非常容易进行并行计算
• Java 引入 Lambda，改善了集合操作

• 代码可读性变差
• 在非并行计算中，很多计算未必有传统的 for 性能要高
• 不容易进行调试