java lambda用法与源码分析

https://blog.csdn.net/qq_27093465/article/details/77750806

new Thread(() -> System.out.print(“hello world”)).start();
->我们发现它指向的是Runnable接口

FunctionalInterface
public interface Runnable {
/**
* When an object implementing interface Runnable is used
* to create a thread, starting the thread causes the object’s
* run method to be called in that separately executing
* thread.
*

* The general contract of the method run is that it may
* take any action whatsoever.
*
* @see java.lang.Thread#run()
*/
public abstract void run();
}
分析

->这个箭头是lambda表达式的关键操作符

->把表达式分成两截，前面是函数参数，后面是函数体。

Thread的构造函数接收的是一个Runnable接口对象，而我们这里的用法相当于是把一个函数当做接口对象传递进去了，这点理解很关键，这正是函数式编程的含义所在。

我们注意到Runnable有个注解@FunctionalInterface，它是jdk8才引入，它的含义是函数接口。它是lambda表达式的协议注解，这个注解非常重要，后面做源码分析会专门分析它的官方注释，到时候一目了然。

/* @jls 4.3.2. The Class Object

• @jls 9.8 Functional Interfaces
• @jls 9.4.3 Interface Method Body
• @since 1.8
  */
  @Documented
  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
  @Target(ElementType.TYPE)
  public @interface FunctionalInterface {}
  由此引发的一些案例
  有参数有返回值的实例：集合排序

List list = new ArrayList<>();
Collections.sort(list, (o1, o2) -> {
if(o1.equals(o2)) {
return 1;
}
return -1;
})
我们知道Collections.sort方法的第二个参数接受的是一个Comparator的对象，它的部分关键源码是这样的：

@FunctionalInterface
public interface Comparator {
int compare(T o1, T o2);
}
如上已经去掉注释和部分其他方法。

我们可以看到sort的第二个参数是Comparator的compare方法，参数类型是T，分别是o1和o2，返回值是一个int。

疑问
上面的示例我们看到接口都有个@FunctionalInterface的注解，但是我们在实际编程中并没有加这个注解也可以实现lambda表达式，例如：

public class Main {

interface ITest {
    int test(String string);
}

static void Print(ITest test) {
    test.test("hello world");
}

public static void main(String[] args) {
    Print(string -> {
        System.out.println(string);
        return 0;
    });
}
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}
如上所示，确实不需要增加@FunctionInterface注解就可以实现

如果在1中的示例的ITest接口中增加另外一个接口方法，我们会发现不能再用lambda表达式。

我们带着这两个疑问来进入源码解析。

源码解析
必须了解注解 @FunctionInterface
上源码：

package java.lang;

import java.lang.annotation.*;

/**

• An informative annotation type used to indicate that an interface
• type declaration is intended to be a functional interface as
• defined by the Java Language Specification.
• Conceptually, a functional interface has exactly one abstract
• method. Since {@linkplain java.lang.reflect.Method#isDefault()
• default methods} have an implementation, they are not abstract. If
• an interface declares an abstract method overriding one of the
• public methods of {@code java.lang.Object}, that also does
• not count toward the interface’s abstract method count
• since any implementation of the interface will have an
• implementation from {@code java.lang.Object} or elsewhere.

• Note that instances of functional interfaces can be created with

• lambda expressions, method references, or constructor references.

• If a type is annotated with this annotation type, compilers are

• required to generate an error message unless:
• The type is an interface type and not an annotation type, enum, or class.
• The annotated type satisfies the requirements of a functional interface.

• However, the compiler will treat any interface meeting the

• definition of a functional interface as a functional interface
• regardless of whether or not a {@code FunctionalInterface}
• annotation is present on the interface declaration.
• @jls 4.3.2. The Class Object
• @jls 9.8 Functional Interfaces
• @jls 9.4.3 Interface Method Body
• @since 1.8
  */
  @Documented
  @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
  @Target(ElementType.TYPE)
  public @interface FunctionalInterface {}
  我们说过这个注解用来规范lambda表达式的使用协议的，那么注释中都说了哪些呢？

• 一种给interface做注解的注解类型，被定义成java语言规范

  An informative annotation type used to indicate that an interface

  • type declaration is intended to be a functional interface as
  • defined by the Java Language Specification.
    一个被它注解的接口只能有一个抽象方法，有两种例外。

  第一是接口允许有实现的方法，这种实现的方法是用default关键字来标记的（java反射中java.lang.reflect.Method#isDefault()方法用来判断是否是default方法），例如：

  ​ 当然这是jdk8才引入的特性，到此我们才知道，知识是一直在变化的，我们在学校中学到interface接口不允许有实现的方法是错误的，随着时间推移，一切规范都有可能发生变化。

  如果声明的方法和java.lang.Object中的某个方法一样，它可以不当做未实现的方法，不违背这个原则：一个被它注解的接口只能有一个抽象方法

  例如同样是Compartor接口中，它重新声明了equals方法：

  这些是对如下注释的翻译和解释

  Conceptually, a functional interface has exactly one abstract

  • method. Since {@linkplain java.lang.reflect.Method#isDefault()
  • default methods} have an implementation, they are not abstract. If
  • an interface declares an abstract method overriding one of the
  • public methods of {@code java.lang.Object}, that also does
  • not count toward the interface’s abstract method count
  • since any implementation of the interface will have an
  • implementation from {@code java.lang.Object} or elsewhere.
    如果一个类型被这个注解修饰，那么编译器会要求这个类型必须满足如下条件

  这个类型必须是一个interface，而不是其他的注解类型、枚举enum或者类class
  这个类型必须满足function interface的所有要求，如你个包含两个抽象方法的接口增加这个注解，会有编译错误。

  • If a type is annotated with this annotation type, compilers are

  • required to generate an error message unless:
  • The type is an interface type and not an annotation type, enum, or class.
  • The annotated type satisfies the requirements of a functional interface.

  编译器会自动把满足function interface要求的接口自动识别为function interface，所以你才不需要对上面示例中的ITest接口增加@FunctionInterface注解。

  • However, the compiler will treat any interface meeting the

  • definition of a functional interface as a functional interface
  • regardless of whether or not a {@code FunctionalInterface}
  • annotation is present on the interface declaration.
    通过了解function interface我们能够知道怎么才能正确的创建一个function interface来做lambda表达式了。接下来的是了解java是怎么把一个函数当做一个对象作为参数使用的。

  穿越：对象变身函数
  让我们重新复盘一下上面最开始的实例：

  new Thread(() -> System.out.print(“hello world”)).start();
  我们知道在jdk8以前我们都是这样来执行的：

  Runnable r = new Runnable(){
  System.out.print(“hello world”);
  };
  new Thread®.start();
  我们知道两者是等价的，也就是说r 等价于()->System.out.print(“hello world”)，一个接口对象等于一个lambda表达式？那么lambda表达式肯定做了这些事情（未看任何资料，纯粹推理，有误再改正）：

  创建接口对象
  实现接口对象
  返回接口对象
  关于UnaryOperator
  上篇文章（聊一聊JavaFx中的TextFormatter以及一元操作符UnaryOperator）关于UnaryOperator草草收尾，在这里给大家重新梳理一下，关于它的使用场景以及它与lambda表达式的关系

  使用场景

  要先理解它的作用，它是接受一个参数并返回与该类型同的值，来看一个List怎么用它的，java.util.List中的replaceAll就用它了：

  default void replaceAll(UnaryOperator operator) {
  Objects.requireNonNull(operator);
  final ListIterator li = this.listIterator();
  while (li.hasNext()) {
  li.set(operator.apply(li.next()));
  }
  }
  我们可以看到这个方法的目的是把list中的值经过operator操作后重新返回一个新值，例如具体调用

  List list = new ArrayList<>();
  list.add(“abc”);
  list.replaceAll(s -> s + “efg”);

  System.out.println(list);
  其中lambda表达式s->s+"efg"就是这个operator对象，那么最终list中的值就变成了[“abcefg”]，由此我们可以知道它的作用就是对输入的值再加工，并返回同类型的值，怎么用就需要你自己扩展发挥了。

  与lambda表达式的关系？

  在我看来，它跟lambda表达式的关系并不大，只是它是jdk内置的一种标准操作，类似的二元操作符BinaryOperator它可以接受两个同类型参数，并返回同类型参数的值。

  关于UnaryOperator，我们百尺竿头更进一步，深入到核心
  先贴出它的源码：

  @FunctionalInterface
  public interface UnaryOperator extends Function<T, T> {

  /**
   * Returns a unary operator that always returns its input argument.
   *
   * @param <T> the type of the input and output of the operator
   * @return a unary operator that always returns its input argument
   */
  static <T> UnaryOperator<T> identity() {
      return t -> t;
  }
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  }
  我们看到这个function interface居然没有抽象方法，不，不是没有，我们继续看Function接口：

  @FunctionalInterface
  public interface Function<T, R> {

  /**
   * Applies this function to the given argument.
   *
   * @param t the function argument
   * @return the function result
   */
  R apply(T t);
  
  /**
   * Returns a composed function that first applies the {@code before}
   * function to its input, and then applies this function to the result.
   * If evaluation of either function throws an exception, it is relayed to
   * the caller of the composed function.
   *
   * @param <V> the type of input to the {@code before} function, and to the
   *           composed function
   * @param before the function to apply before this function is applied
   * @return a composed function that first applies the {@code before}
   * function and then applies this function
   * @throws NullPointerException if before is null
   *
   * @see #andThen(Function)
   */
  default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
      Objects.requireNonNull(before);
      return (V v) -> apply(before.apply(v));
  }
  
  /**
   * Returns a composed function that first applies this function to
   * its input, and then applies the {@code after} function to the result.
   * If evaluation of either function throws an exception, it is relayed to
   * the caller of the composed function.
   *
   * @param <V> the type of output of the {@code after} function, and of the
   *           composed function
   * @param after the function to apply after this function is applied
   * @return a composed function that first applies this function and then
   * applies the {@code after} function
   * @throws NullPointerException if after is null
   *
   * @see #compose(Function)
   */
  default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
      Objects.requireNonNull(after);
      return (T t) -> after.apply(apply(t));
  }
  
  /**
   * Returns a function that always returns its input argument.
   *
   * @param <T> the type of the input and output objects to the function
   * @return a function that always returns its input argument
   */
  static <T> Function<T, T> identity() {
      return t -> t;
  }
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  }
  既然他们都被注解为@FunctionInterface了，那么他们肯定有一个唯一的抽象方法，那就是apply

  我们知道->lambda表达式它是不需要关心函数名字的，所以不管它叫什么，apply也好，apply1也好都可以，但jdk肯定要叫一个更加合理的名字，那么我们知道s -> s + "efg"中->调用的就是apply方法

  而且我们注意到这里有一个identity()的静态方法，它返回一个Function对象，它其实跟lambda表达式关系也不大，它的作用是返回当前function所要表达的lambda含义。相当于创建了一个自身对象。

  Function算是lambda的一种扩展应用，这个Function的的作用是Represents a function that accepts one argument and produces a result.意思是接受一个参数，并产生（返回）一个结果（类型可不同）。

  类似的还有很多Function，都在包java.util.Function中

  你也可以创建自己的Function，它是用来表达操作是怎样的。如传入的参数是什么，返回的是什么。

  其实你只要明白它抽象的是操作就可以了。

  到此就知道，原来UnaryOperator没啥神秘的，jdk把这些操作放在java.util.function中也正说明了它是一个工具类，是为了提取重复代码，让它可以重用，毕竟需要用到这样的操作的地方太多了，提取是有必要的。