Java-lambda

lambda表达式可以这样定义：一段带有输入参数的可执行语句块。

lambda表达式的一般语法:

(Type1 param1, Type2 param2, ..., TypeN paramN) -> {
  statment1;
  statment2;
  //.............
  return statmentM;
}

绝大多数情况，编译器都可以从上下文环境中推断出lambda表达式的参数类型, 参数类型省略。这样lambda表达式就变成了：

(param1,param2, ..., paramN) -> {
  statment1;
  statment2;
  //.............
  return statmentM;
}

当lambda表达式的参数个数只有一个，可以省略小括号。lambda表达式简写为:

param1 -> {
  statment1;
  statment2;
  //.............
  return statmentM;
}

当lambda表达式只包含一条语句时，可以省略大括号、return和语句结尾的分号。lambda表达式简化为:

param1 -> statment

expression lambda和statement lambda的区别是，expression lambda不需要写return关键字，Java runtime会将表达式的结果作为返回值返回，而statement lambda是写在{}中的表达式，需要使用return关键字，比如：

// expression lambda
Comparator<String> comp1 = 
  (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length());
 
// statement lambda
Comparator<String> comp2 = (first, second) -> 
  { return Integer.compare(first.length(), second.length());};

Method Reference

使用Method Reference:

List<String> lowercaseNames = names.stream().map(String::toLowerCase).collect(Collectors.toList());

如果将lambda表达式的参数作为参数传递给一个方法，他们的执行效果是相同的，则该lambda表达式可以使用Method Reference表达，以下两种方式是等价的：

(x) -> System.out.println(x)
//等价于：
System.out::println

其中System.out::println被称为Method Reference。 Method Reference主要有三种形式： object::instanceMethod Class::staticMethod Class::instanceMethod 对于前两种方式，对应的lambda表达式的参数和method的参数是一致的，比如：

System.out::println
(x) -> System.out.println(x)
 
Math::pow 
(x, y) -> Math.pow(x, y)

对于第三种方式，对应的lambda表达式的语句体中，第一个参数作为对象，调用method，将其它参数作为method的参数，比如：

String::compareToIgnoreCase
(s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2)

Constructor Reference

使用Constructor Reference: Constructor Reference与Method Reference类似，只不过是特殊的method：new，具体调用的是哪个构造函数，由上下文环境决定，比如：

List<String> labels = ...;
Stream<Button> stream = labels.stream().map(Button::new);

Button::new等价于(x) -> Button(x)，所以调用的构造函数是：Button(x); 除了创建单个对象，也可以创建对象数组，如下面两种方式等价：

int[]::new
(x) -> new int[x]

变量作用域

lambd表达式会捕获当前作用域下可用的变量，比如：

public void repeatMessage(String text, int count) {
  Runnable r = () -> {
    for (int i = 0; i < count; i ++) {
      System.out.println(text);
      Thread.yield();
    }
  };
  new Thread(r).start();
}

但是这些变量必须是不可变的，为什么呢？看下面这个例子：

int matches = 0;
for (Path p : files)
  new Thread(() -> { if (p has some property) matches++; }).start(); 
  // Illegal to mutate matches

因为可变的变量在lambda表达式中不是线程安全的，这和内部类的要求是一致的，内部类中只能引用外部定义的final变量；

lambda表达式的作用域与嵌套代码块的作用域是一样的，所以在lambd表达式中的参数名或变量名不能与局部变量冲突.

如果在lambda表达式中引用this变量，则引用的是创建该lambda表达式的方法的this变量，如：

public class Application() {
  public void doWork() {
    Runnable runner = () -> {
      ...;
      System.out.println(this.toString());
      ...
    };
  }
}

所以这里的this.toString()调用的是Application对象的toString()，而不是Runnable对象的。

函数式接口

函数式接口（Functional Interface）: 所谓的函数式接口，当然首先是一个接口，然后就是在这个接口里面只能有一个抽象方法。这种类型的接口也称为SAM接口，即Single Abstract Method interfaces.

Java 8为函数式接口引入了一个新注解@FunctionalInterface，主要用于编译级错误检查，加上该注解，当你写的接口不符合函数式接口定义的时候，编译器会报错。加不加@FunctionalInterface对于接口是不是函数式接口没有影响，该注解只是提醒编译器去检查该接口是否仅包含一个抽象方法。

@FunctionalInterface
interface Print<T> {
    public void print(T x);
}
public class Lambda {   
    public static void PrintString(String s, Print<String> print) {
        print.print(s);
    }
    public static void main(String[] args) {
        PrintString("test", (x) -> System.out.println(x));
    }
}

编译后等价于：

@FunctionalInterface
interface Print<T> {
    public void print(T x);
}
public class Lambda {   
    public static void PrintString(String s, Print<String> print) {
        print.print(s);
    }
    private static void lambda$0(String x) {
        System.out.println(x);
    }
    final class $Lambda$1 implements Print{
        @Override
        public void print(Object x) {
            lambda$0((String)x);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        PrintString("test", new Lambda().new $Lambda$1());
    }
}

java.util.function 它包含了很多类，用来支持 Java的函数式编程，该包中的函数式接口有：

BiConsumer<T,U> 代表了一个接受两个输入参数的操作，并且不返回任何结果
BiFunction<T,U,R> 代表了一个接受两个输入参数的方法，并且返回一个结果
BinaryOperator 代表了一个作用于于两个同类型操作符的操作，并且返回了操作符同类型的结果
BiPredicate<T,U> 代表了一个两个参数的boolean值方法
BooleanSupplier 代表了boolean值结果的提供方
Consumer 代表了接受一个输入参数并且无返回的操作
DoubleBinaryOperator 代表了作用于两个double值操作符的操作，并且返回了一个double值的结果。
DoubleConsumer 代表一个接受double值参数的操作，并且不返回结果。
DoubleFunction 代表接受一个double值参数的方法，并且返回结果
DoublePredicate 代表一个拥有double值参数的boolean值方法
DoubleSupplier 代表一个double值结构的提供方
DoubleToIntFunction 接受一个double类型输入，返回一个int类型结果。
DoubleToLongFunction 接受一个double类型输入，返回一个long类型结果
DoubleUnaryOperator 接受一个参数同为类型double,返回值类型也为double 。
Function<T,R> 接受一个输入参数，返回一个结果。
IntBinaryOperator 接受两个参数同为类型int,返回值类型也为int 。
IntConsumer 接受一个int类型的输入参数，无返回值。
IntFunction 接受一个int类型输入参数，返回一个结果。
IntPredicate ：接受一个int输入参数，返回一个布尔值的结果。
IntSupplier 无参数，返回一个int类型结果。
IntToDoubleFunction 接受一个int类型输入，返回一个double类型结果。
IntToLongFunction 接受一个int类型输入，返回一个long类型结果。
IntUnaryOperator 接受一个参数同为类型int,返回值类型也为int 。
LongBinaryOperator 接受两个参数同为类型long,返回值类型也为long。
LongConsumer 接受一个long类型的输入参数，无返回值。
LongFunction 接受一个long类型输入参数，返回一个结果。
LongPredicate R接受一个long输入参数，返回一个布尔值类型结果。
LongSupplier 无参数，返回一个结果long类型的值。
LongToDoubleFunction 接受一个long类型输入，返回一个double类型结果。
LongToIntFunction 接受一个long类型输入，返回一个int类型结果。
LongUnaryOperator 接受一个参数同为类型long,返回值类型也为long。
ObjDoubleConsumer 接受一个object类型和一个double类型的输入参数，无返回值。
ObjIntConsumer 接受一个object类型和一个int类型的输入参数，无返回值。
ObjLongConsumer 接受一个object类型和一个long类型的输入参数，无返回值。
Predicate 接受一个输入参数，返回一个布尔值结果。
Supplier 无参数，返回一个结果。
ToDoubleBiFunction<T,U> 接受两个输入参数，返回一个double类型结果
ToDoubleFunction 接受一个输入参数，返回一个double类型结果
ToIntBiFunction<T,U> 接受两个输入参数，返回一个int类型结果。
ToIntFunction 接受一个输入参数，返回一个int类型结果。
ToLongBiFunction<T,U> 接受两个输入参数，返回一个long类型结果。
ToLongFunction 接受一个输入参数，返回一个long类型结果。
UnaryOperator 接受一个参数为类型T,返回值类型也为T。

Stream

性能问题

    List<Integer> nums = Lists.newArrayList(1,1,null,2,3,4,null,5,6,7,8,9,10);
    System.out.println("sum is:"+nums.stream().filter(num -> num != null).
                distinct().mapToInt(num -> num * 2).
                   peek(System.out::println).skip(2).limit(4).sum());

疑问：在对于一个Stream进行多次转换操作，每次都对Stream的每个元素进行转换，而且是执行多次，这样时间复杂度就是一个for循环里把所有操作都做掉的N（转换的次数）倍啊。其实不是这样的，转换操作都是lazy的，多个转换操作只会在汇聚操作（见下节）的时候融合起来，一次循环完成。我们可以这样简单的理解，Stream里有个操作函数的集合，每次转换操作就是把转换函数放入这个集合中，在汇聚操作的时候循环Stream对应的集合，然后对每个元素执行所有的函数。