java8新特性之方法引用

java8新特性之方法引用

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冗余的Lambda场景

来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式:

@FunctionalInterface 
public interface Printable { 
	void print(String str); 
}

在 Printable 接口当中唯一的抽象方法 print 接收一个字符串参数,目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda 来使用它的代码很简单:

public class Demo01PrintSimple { 
	private static void printString(Printable data) { 
		data.print("Hello, World!"); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		printString(s ‐> System.out.println(s)); 
	} 
}

其中 printString 方法只管调用 Printable 接口的 print 方法,而并不管 print 方法的具体实现逻辑会将字符串 打印到什么地方去。而 main 方法通过Lambda表达式指定了函数式接口 Printable 的具体操作方案为:拿到 String(类型可推导,所以可省略)数据后,在控制台中输出它。

问题分析

这段代码的问题在于,对字符串进行控制台打印输出的操作方案,明明已经有了现成的实现,那就是 System.out 对象中的 println(String) 方法。既然Lambda希望做的事情就是调用 println(String) 方法,那何必自己手动调 用呢?

用方法引用改进代码

能否省去Lambda的语法格式(尽管它已经相当简洁)呢?只要“引用”过去就好了:

public class Demo01PrintSimple { 
	private static void printString(Printable data) { 
		data.print("Hello, World!"); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		printString(System.out::println); 
	} 
}

请注意其中的双冒号 :: 写法,这被称为“方法引用”,而双冒号是一种新的语法。

方法引用符

双冒号 :: 为引用运算符,而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方 法的实现中,那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。

语义分析

例如上例中, System.out 对象中有一个重载的 println(String) 方法恰好就是我们所需要的。那么对于 printString 方法的函数式接口参数,对比下面两种写法,完全等效:

  • Lambda表达式写法:s -> System.out.println(s)
  • 方法引用写法:System.out::println

第一种语义是指:拿到参数之后经Lambda之手,继而传递给 System.out.println 方法去处理。

第二种等效写法的语义是指:直接让 System.out 中的 println 方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一 样,而第二种方法引用的写法复用了已有方案,更加简洁。

注:Lambda 中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常

推导与省略

如果使用Lambda,那么根据“可推导就是可省略”的原则,无需指定参数类型,也无需指定的重载形式——它们都 将被自动推导。

而如果使用方法引用,也是同样可以根据上下文进行推导。 函数式接口是Lambda的基础,而方法引用是Lambda的孪生兄弟。

下面这段代码将会调用 println 方法的不同重载形式,将函数式接口改为int类型的参数:

@FunctionalInterface
public interface PrintableInteger { 
	void print(int str); 
}

由于上下文变了之后可以自动推导出唯一对应的匹配重载,所以方法引用没有任何变化:

public class Demo01PrintSimple { 
	private static void printInteger(PrintableInteger data) { 
		data.print(100); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		printString(System.out::println); 
	} 
}

这次方法引用将会自动匹配到 println(int) 的重载形式。

通过对象名引用成员方法

这是最常见的一种用法,与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法:

public class MethodRefObject { 
	public void printUpperCase(String str) { 
		System.out.println(str.toUpperCase()); 
	} 
}

函数式接口仍然定义为:

@FunctionalInterface 
public interface Printable { 
	void print(String str); 
}

那么当需要使用这个 printUpperCase 成员方法来替代 Printable 接口的Lambda的时候,已经具有了 MethodRefObject 类的对象实例,则可以通过对象名引用成员方法,代码为:

public class Demo04MethodRef { 
	private static void printString(Printable lambda) { 
		lambda.print("Hello"); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		MethodRefObject obj = new MethodRefObject(); 
		printString(obj::printUpperCase); 
	} 
}

通过类名称引用静态方法

由于在java.lang.Math类中已经存在了静态方法abs,所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时,有两种写 法。首先是函数式接口:

@FunctionalInterface 
public interface Calcable { 
	int calc(int num); 
}

第一种写法是使用Lambda表达式:

public class Demo05Lambda { 
	private static void method(int num, Calcable lambda) { 
		System.out.println(lambda.calc(num)); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		method(‐10, n ‐> Math.abs(n)); 
	} 
}

但是使用方法引用的更好写法是:

public class Demo05Lambda { 
	private static void method(int num, Calcable lambda) { 
		System.out.println(lambda.calc(num)); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		method(‐10, Math::abs); 
	} 
}

在这个例子中,下面两种写法是等效的:

  • Lambda表达式:n -> Math.abs(n)
  • 方法引用:Math::abs

通过super引用成员方法

如果存在继承关系,当Lambda中需要出现super调用时,也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口:

@FunctionalInterface 
public interface Greetable { 
	void greet(); 
}

然后是父类 Human 的内容:

public class Human { 
	public void sayHello() { 
		System.out.println("Hello!"); 
	} 
}

最后是子类 Man 的内容,其中使用了Lambda的写法:

public class Man extends Human { 
	@Override 
	public void sayHello() { 
		System.out.println("大家好,我是Man!"); 
	}
	//定义方法method,参数传递Greetable接口 
	public void method(Greetable g){ 
		g.greet(); 
	}
	public void show(){ 
		//使用super关键字代替父类对象 
		method(()‐>super.sayHello()); 
	} 
}

但是如果使用方法引用来调用父类中的 sayHello 方法会更好,例如另一个子类 Woman :

public class Man extends Human { 
	@Override 
	public void sayHello() { 
		System.out.println("大家好,我是Man!"); 
	}
	//定义方法method,参数传递Greetable接口 
	public void method(Greetable g){ 
		g.greet(); 
	}
	public void show(){ 
		method(super::sayHello); 
	} 
}

在这个例子中,下面两种写法是等效的:

  • Lambda表达式: () -> super.sayHello()
  • 方法引用: super::sayHello

通过this引用成员方法

this代表当前对象,如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法,那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方 法引用。首先是简单的函数式接口:

@FunctionalInterface 
public interface Richable { 
	void buy(); 
}

下面是一个丈夫 Husband 类:

public class Husband { 
	private void marry(Richable lambda) { 
		lambda.buy(); 
	}
	public void beHappy() { 
		marry(() ‐> System.out.println("买套房子")); 
	} 
}

开心方法 beHappy 调用了结婚方法 marry ,后者的参数为函数式接口 Richable ,所以需要一个Lambda表达式。 但是如果这个Lambda表达式的内容已经在本类当中存在了,则可以对 Husband 丈夫类进行修改:

public class Husband { 
	private void buyHouse() { 
		System.out.println("买套房子"); 
	}
	private void marry(Richable lambda) { 
		lambda.buy(); 
	}
	public void beHappy() { 
		marry(() ‐> this.buyHouse()); 
	} 
}

如果希望取消掉Lambda表达式,用方法引用进行替换,则更好的写法为:

public class Husband { 
	private void buyHouse() { 
		System.out.println("买套房子"); 
	}
	private void marry(Richable lambda) { 
		lambda.buy(); 
	}
	public void beHappy() { 
		marry(this::buyHouse()); 
	} 
}

在这个例子中,下面两种写法是等效的:

  • Lambda表达式: () -> this.buyHouse()
  • 方法引用: this::buyHouse

类的构造器引用

由于构造器的名称与类名完全一样,并不固定。所以构造器引用使用 类名称::new 的格式表示。首先是一个简单 的 Person 类:

public class Person { 
	private String name; 
	public Person(String name) { 
		this.name = name; 
	}
	public String getName() { 
		return name; 
	}
	public void setName(String name) { 
		this.name = name; 
	} 
}

然后是用来创建 Person 对象的函数式接口:

public interface PersonBuilder { 
	Person buildPerson(String name); 
}

要使用这个函数式接口,可以通过Lambda表达式:

public class Demo09Lambda { 
	public static void printName(String name, PersonBuilder builder) { 
		System.out.println(builder.buildPerson(name).getName()); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		printName("赵丽颖", name ‐> new Person(name)); 
	} 
}

但是通过构造器引用,有更好的写法:

public class Demo09Lambda { 
	public static void printName(String name, PersonBuilder builder) { 
		System.out.println(builder.buildPerson(name).getName()); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		printName("赵丽颖", Person::new)); 
	} 
}

在这个例子中,下面两种写法是等效的:

  • Lambda表达式: name -> new Person(name)
  • 方法引用: Person::new

数组的构造器引用

数组也是 Object 的子类对象,所以同样具有构造器,只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时, 需要一个函数式接口:

@FunctionalInterface 
public interface ArrayBuilder { 
	int[] buildArray(int length); 
}

在应用该接口的时候,可以通过Lambda表达式:

public class Demo11ArrayInitRef { 
	private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) { 
		return builder.buildArray(length); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		int[] array = initArray(10, length ‐> new int[length]); 
	} 
}

但是更好的写法是使用数组的构造器引用:

public class Demo12ArrayInitRef { 
	private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) { 
		return builder.buildArray(length); 
	}
	public static void main(String[] args) { 
		int[] array = initArray(10, int[]::new); 
	} 
}

在这个例子中,下面两种写法是等效的:

  • Lambda表达式: length -> new int[length]
  • 方法引用: int[]::new