【高手问答第 305 期精华汇总】 —— 如何使用 lambda 表达式提升开发效率？
Java8 的一个大亮点是引入 Lambda 表达式，使用它设计的代码会更加简洁。当开发者在编写 Lambda 表达式时，也会随之被编译成一个函数式接口。
OSCHINA 本期高手问答 (8 月 23 日 - 8 月 29 日) 我们请来了嘉宾 阿超老师 来和大家一起探讨关于 Lambda 和 Stream 的问题，将以【如何使用 lambda 表达式提升开发效率】为切入点展开讨论。
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lambda 表达式的应用场景
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Stream 的应用场景
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Lambda/Stream 的进一步封装
嘉宾介绍
阿超，00 后全栈开发，dromara 组织成员、hutool 团队成员、mybatis-plus 团队成员、stream-query 项目作者，参与贡献的开源项目包括不限于 apache-shenyu、apache-streampark 等。
个人主页：https://gitee.com/VampireAchao/
问答汇总
问：想使用 自定义函数式接口 解决跨版本兼容问题，例如不同版本的jar api不一致，但是要兼容低版本和高版本就想着用这个。有什么改动最小的方法？
答：可以封装一个函数例如
public static void execute(Map<org.dromara.streamquery.stream.core.enums.JreEnum, Runnable> jdkVersionStragyMap) {
jdkVersionStragyMap.forEach((key, value) -> {
if (key.isCurrentVersion()) {
value.run();
}
});
}
使用时指定不同的策略：
Map<JreEnum, Runnable> jdkVersionStragyMap = new HashMap<>();
jdkVersionStragyMap.put(JreEnum.JAVA_8, () -> System.out.println("java8"));
jdkVersionStragyMap.put(JreEnum.JAVA_9, () -> System.out.println("java9"));
jdkVersionStragyMap.put(JreEnum.JAVA_10, () -> System.out.println("java10"));
execute(jdkVersionStragyMap);
上述使用的JreEnum在http://stream-query.dromara.org/ 中存在
问：能介绍一下 Collector 吗？它是五个方法是干嘛的？三个泛型又代表什么意思？
答：首先介绍下Collector：
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/stream/Collector.html
Collector通常是作为Stream的collect方法的参数，通过使用Collectors可以创建一些预设的Collector例如上方提到的
list.stream().collect(Collectors.toList())
则是将流转换收集起来为List集合，Collectors还预设了非常多的常用收集器，基本满足大多数场景如Collectors.toMap、Collectors.groupingBy等，此处回答不做过多展开，继续回答一下Collector的五个方法，除了characteristics以外，其他四个方法均返回函数式接口
1. supplier ，意义是用于指定初始值，也可用于指定具体类型，可以传入lambda表达式如：
HashMap::new、()-> new ArrayList(88)等
2. accumulator，返回值是BiConsumer类型，意义为传入具体的收集操作，例如此处的lambda包含两个参数为
map（需要收集到的map）和item(每一个元素)
逻辑为将item.toString作为key，item作为value放入map
(map, item) -> {
map.put(item.toString(), item);
}
3. combiner，返回BinaryOperator类型的函数式接口，是一个可选的参数，可选不一定代表可以传入null，而指的是lambda中可以随便写，例如传入(lastMap, curMap) -> null
这个参数的意义是在“并行流”场景下，将多线程返回的多个结果进行合并，如果是“串行流”，则不会调用lambda中的方法。此处讲一下并行流和串行流：
因为Stream流只有在 结束操作(collect、reduce、forEach等) 时才会真正触发执行以往的 中间操作 (filter、map、flatMap等)
它分为串行流和并行流 并行流会使用拆分器(java.util.Spliterator)将操作拆分为多个异步任务(java.util.concurrent.ForkJoinTask)执行 这些异步任务默认使用(java.util.concurrent.ForkJoinPool)线程池进行管理
拆分后的任务，由于是异步并行执行，所以每个异步任务会返回一个结果，宏观就是会返回多个结果，最终将这些结果收集起来，所以需要使用combiner，使用例子：
(lastMap, curMap) -> {
lastMap.putAll(curMap);
return lastMap;
}
如果只是在串行流(同步场景)使用，这个参数对应的lambda就不会执行
4. finisher，意义为最终转换，返回Function，是在收集结束后执行，例：
map -> {
return Collections.unmodifiableMap(map);
}
不一定是相同类型，不同类型也可以
map -> {
return map.values();
}
5. characteristics，表示特征，返回值是一个Set，里面装着Characteristics类型的枚举
CONCURRENT允许并发执行的
UNORDERED没有指定特定的顺序的
IDENTITY_FINISH中间步骤和结束步骤一致
这部分主要是用于描述特征，在执行时如果有相应的特征，会走相应的执行流程
然后是三个泛型
T: 元素类型，流里的每一个元素的具体类型
A: 中间类型，用于收集元素的对象/集合的类型
R: 最终类型，通常和中间类型一致，但如果有最终操作finisher，会改变最终类型
这里列举一个完整用法：
Collector<Object, Map<String, Object>, Map<String, Object>> mapCollector =
Collector.of(HashMap::new,
(map, item) -> map.put(item.toString(), item),
(lastMap, curMap) -> {
lastMap.putAll(curMap);
return lastMap;
}, Collections::unmodifiableMap,
Collector.Characteristics.IDENTITY_FINISH);
Map<String, Object> map = Stream.of(1, 2, 3).collect(mapCollector);
问：
stream().parallel()
这个方法适用于大数据么？
答：并行流一般用于中间操作较为耗时的场景使用，例如 files.parallelStream().map(f -> { // 文件读取/文件压缩等等... }).collect(Collectors.toList()); 对于中间操作(filter、map、flatMap等)耗时不太长的情况下性能帮助不大
问：使用匿名表达式对于性能和匿名类之间有多大提升？
答：匿名表达式（Lambda）会比匿名类稍快，理由是通常不会导致新类的生成和加载，但这一点点快，在JIT的优化加持下，完全可以忽略不计
问：JDK 8 里面的 Lambda/Stream 除了可以方便编写一些匿名函数，更偏向于函数式编程风格的代码外，还有没有其他亮点，代码执行效率怎么样，有没有什么最佳实践指南，如何在项目团队中推广？
答：还可以用lambda序列化，在编译检测的情况下使用例如User::getName代替"name"，避免人员编写错误 还可以使用lambda代替反射提升性能，如fastjson就广泛使用这一技巧。相关指南可以参考相关的规范链接： https://flink.apache.org/zh/how-to-contribute/code-style-and-quality-java/#lambdas
推广的话，可以多多列举一些对比，例如相同的功能，不用lambda是多少行、用了后是多少行之类的。
问：请问在日常使用的情况下，在自己的项目中如何充分运用自己写的函数式接口，与一些设计模式进行配合呢
答：可以在策略模式中灵活运用lambda表达式，简化代码
例如按照我以往讲策略模式blog中的例子：
https://vampireachao.gitee.io/2021/10/16/%E7%AD%96%E7%95%A5%E6%A8%A1%E5%BC%8F/
其中新建WalkingStrategy.java并new
Navigator navigator = new Navigator(new WalkingStrategy());
可被lambda优化为具体的策略细节
Navigator navigator = new Navigator((s, e) -> Arrays.asList("先倒1", "路寸2", "途泾3"));
Lambda 表达式
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/lambdaexpressions.html
简单来说：就是把我们的函数 (方法) 作为参数传递、调用等
例子：自定义函数式接口（用 jdk 自带的函数式接口也可以）
import java.io.Serializable;
/** * 可序列化的Functional * * @author VampireAchao */
@FunctionalInterface
public interface Func<T, R> extends Serializable {
/** * 调用 * * @param t 参数 * @return 返回值 */
R apply(T t);
}
我们定义一个类可以去实现该接口
/** * 可序列化的函数式接口实现类 * * @author VampireAchao */
public class FuncImpl implements Func<Object, String> {
/** * 调用 * * @param o 参数 * @return 返回值 */
@Override
public String apply(Object o) {
return o.toString();
}
}
到此为止，都非常的简单
这里就有个问题：假设我有很多的地方需要不同的类去实现 Func，我就得每次都去写这么一个类，然后实现该接口并重写方法
这样很麻烦！因此我们使用匿名内部类
Func<String, Integer> func = new Func<String, Integer>() {
/** * 调用 * * @param s 参数 * @return 返回值 */
@Override
public Integer apply(String s) {
return s.hashCode();
}
};
我们可以看到，使用了匿名内部类后不用每次去新建这个类了，只需要在调用的地方，new 一下接口，创建一个匿名内部类即可
但这样还有个问题，我们每次都要写这么一大几行代码，特别麻烦
由此而生，我们有了 lambda 这种简写的形式
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/lambdaexpressions.html#syntax
Func<String, String> func1 = (String s) -> {
return s.toUpperCase();
};
如果只有一行，我们可以省略掉中括号以及 return
Func<String, String> func2 = (String s) -> s.toUpperCase();
我们可以省略掉后边的参数类型
Func<String, String> func3 = s -> s.toUpperCase();
如果我们满足特定的形式，我们还可以使用方法引用（双冒号）的形式缩写
Func<String, String> func4 = String::toUpperCase;
这里除了我们的参数->返回值写法：s->s.toUpperCase()，还有很多种
例如无参数带返回值写法 ()->"yes"、无参无返回值写法 ()->{} 等等
而方法引用这种写法有如下几种：
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/methodreferences.html
package org.dromara.streamquery;
import java.util.function.Function;
import java.util.function.IntFunction;
import java.util.function.Supplier;
/** * 语法糖——方法引用 * * @author VampireAchao */
public class MethodReferences {
public static Object staticSupplier() {
return "whatever";
}
public Object instanceSupplier() {
return "whatever";
}
public Object anonymousInstanceFunction() {
return "whatever";
}
public static void main(String[] args) {
// 引用构造函数
Supplier<MethodReferences> conSup = () -> new MethodReferences();
conSup = MethodReferences::new;
// 数组构造函数引用
IntFunction<int[]> intFunction = value -> new int[value];
// intFunc == new int[20];
int[] intFuncResult = intFunction.apply(20);
// 引用静态方法
Supplier<Object> statSup = () -> staticSupplier();
statSup = MethodReferences::staticSupplier;
Object statSupResult = statSup.get();
// 引用特定对象的实例方法
Supplier<Object> instSup = new MethodReferences()::instanceSupplier;
instSup = new MethodReferences()::instanceSupplier;
Object instSupResult = instSup.get();
// 引用特定类型的任意对象的实例方法
Function<MethodReferences, Object> anonInstFunc = streamDemo -> streamDemo.anonymousInstanceFunction();
anonInstFunc = MethodReferences::anonymousInstanceFunction;
}
}
顺便放几个常用的，jdk 自带的函数式接口写法
package org.dromara.streamquery;
import java.math.BigDecimal;
import java.util.function.*;
/** * 常用的几个函数式接口写法 * * @author VampireAchao */
class Usual {
public static Consumer<Object> consumer() {
// 有参数无返回值
return o -> {
};
}
public static Function<Integer, Object> function() {
// 有参数有返回值
return o -> o;
}
public static Predicate<Object> predicate() {
// 有参数，返回值为boolean
return o -> true;
}
public static Supplier<Object> supplier() {
// 无参数有返回值
return Object::new;
}
public static BiConsumer<String, Integer> biConsumer() {
// 俩参数无返回值
return (q, o) -> {
};
}
public static BiFunction<Integer, Long, BigDecimal> biFunction() {
// 俩参数，有返回值
return (q, o) -> new BigDecimal(q).add(BigDecimal.valueOf(o));
}
public static UnaryOperator<Object> unaryOperator() {
// 一个参数，返回值类型和参数一样
return q -> q;
}
public static BinaryOperator<Object> binaryOperator() {
// 俩参数和返回值类型保持一致
return (a, o) -> a;
}
}
Stream
Java 8 API 添加了一个新的抽象称为流 Stream，可以让你以一种声明的方式处理数据。方法全是传入函数作为参数，来达到我们的目的。
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/stream/package-summary.html
// 声明式编程是告诉计算机需要计算“什么”而不是“如何”去计算
// 现在，我想要一个List，包含3个数字6
List<Integer> sixSixSix =
// 我想要：
Stream
// 数字6
.generate(() -> 6)
// 3个
.limit(3)
// 最后收集起来转为List
.collect(Collectors.toList());
sixSixSix.forEach(System.out::print);
Stream 使用一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。
// 就像sql里的排序、截取
// 我要把传入的list逆序，然后从第五个(元素下标为4)开始取值，取4条
abc = abc.stream()
// 排序(按照自然顺序的逆序)
.sorted(Comparator.reverseOrder())
// 从下标为4开始取值
.skip(4)
// 取4条
.limit(4)
// 最后收集起来转为List
.collect(Collectors.toList());
System.out.println("我要把传入的list逆序，然后从第五个(元素下标为4)开始取值，取4条");
abc.forEach(System.out::print);
System.out.println();
Stream API 可以极大提高 Java 程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。
/** * 老办法实现一个list，存储3个6 * * @return [6, 6, 6] */
private static List<Integer> oldSix() {
// 老办法
List<Integer> sixSixSix = new ArrayList<>(3);
sixSixSix.add(6);
sixSixSix.add(6);
sixSixSix.add(6);
System.out.println("老办法实现一个list，存储3个6");
for (Integer integer : sixSixSix) {
System.out.print(integer);
}
System.out.println();
return sixSixSix;
}
/** * 新方法实现一个list，存储3个6 * * @return [6, 6, 6] */
private static List<Integer> newSix() {
List<Integer> sixSixSix = Stream.generate(() -> 6).limit(3).collect(Collectors.toList());
System.out.println("新方法实现一个list，存储3个6");
sixSixSix.forEach(System.out::print);
System.out.println();
return sixSixSix;
}
这种风格将要处理的元素集合看作一种流， 流在管道中传输， 并且可以在管道的节点上进行处理， 比如筛选， 排序，聚合等。
// 管道中传输，节点中处理
int pipe = abc.stream()
// 筛选
.filter(i -> i > 'G')
// 排序
.sorted(Comparator.reverseOrder())
.mapToInt(Object::hashCode)
// 聚合
.sum();
System.out.println("将26个字母组成的集合过滤出大于'G'的，逆序，再获取hashCode值，进行求和");
System.out.println(pipe);
元素流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作 (terminal operation) 得到前面处理的结果。
// 将26个大写字母Character集合转换为String然后转换为小写字符
List<String> terminalOperation = abc.stream()
// 中间操作（intermediate operation）
.map(String::valueOf).map(String::toLowerCase)
// 最终操作（terminal operation）
.collect(Collectors.toList());
System.out.println("26个大写字母Character集合，转换成String然后转换为小写字符，收集起来");
terminalOperation.forEach(System.out::print);
System.out.println();
