方法引用
在使用Lambda表达式的时候,我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案:拿什么参数做什么操作。那么考虑一种情况:如果我们在Lambda中所指定的操作方案,已经有地方存在相同方案,那是否还有必要再写重复逻辑?
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 { /** * 接收一个字符串参数,打印显示它 * @param str 字符串 */ public abstract 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 { public static void main(String[] args) { printString(s -> System.out.println(s)); } private static void printString(Printable data) { data.print("Hello, World!"); } }
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
public class Demo02PrintRef { public static void main(String[] args) { printString(System.out::println); } private static void printString(Printable data) { data.print("Hello, World!"); } }
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,否则会出现编译错误(是错误,不是异常)
如上例中:
(int s) -> System.out.println(s)
错误如下:
Error:(x, y) java: 不兼容的类型: lambda 表达式中的参数类型不兼容
x、y为定位错误的位置,可以理解成直角坐标系中的点坐标。
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 { /** * 接收一个int类型参数,打印显示它 * @param i int类型参数 */ public abstract void print(int i); }
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 Demo03PrintOverload { public static void main(String[] args) { printInteger(System.out::println); } private static void printInteger(PrintableInteger data) { data.print(1024); } }
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 { /** * 接收一个字符串参数,打印显示它 * @param str 字符串 */ public abstract void print(String str); }
拿到参数之后经Lambda之手,继而传递给toUpperCase() 方法去处理:
public class Demo04MethodRef1 { public static void main(String[] args) { printString(s -> s.toUpperCase()); } private static void printString(Printable lambda) { lambda.print("Hello"); } }
由于上面已经定义了printUpperCase()方法,且方法实现的功能就是:将传入的字符串传递给toUpperCase()方法处理,然后打印输出。
这个时候,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 Demo04MethodRef2 { public static void main(String[] args) { MethodRefObject obj = new MethodRefObject(); printString(obj::printUpperCase); } private static void printString(Printable lambda) { lambda.print("Hello"); } }
运行程序,两种方式的输出是一样的:
HELLO
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 CalculationAble { /** * 接口传入一个int类型的参数,经过自定义处理,返回一个int类型的数据 */ int calculation(int num); }
第一种写法是使用Lambda表达式:
public class Demo5Lambda { public static void main(String[] args) { method(-666, n -> Math.abs(n)); } private static void method(int num, CalculationAble lambda) { System.out.println(lambda.calculation(num)); } }
但是使用方法引用的更好写法是:
public class Demo5MethodRef { public static void main(String[] args) { method(-666, Math::abs); } private static void method(int num, CalculationAble reference) { System.out.println(reference.calculation(num)); } }
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 { /** * 问候语 */ 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 * @param g 这里传入的是Lambda表达式 */ public void method(GreetAble g) { g.greet(); } /** * 调用method方法,使用Lambda表达式 */ public void show(){ // 创建Human对象,调用sayHello方法 method(() -> { new Human().sayHello(); }); // 简化Lambda method(() -> new Human().sayHello()); // 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 Woman 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 * @param g 引用方法 */ public void method(GreetAble g) { g.greet(); } /** * 调用method方法,使用引用方法 */ 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 { /** * 买东西 */ void buy(); }
下面是一个丈夫 Husband 类:
public class Husband01 { /** * 结婚 * @param lambda 函数式接口,买东西 */ private void marry(RichAble lambda) { lambda.buy(); } /** * 要开心 */ 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 Husband02 { /** * 买房子 */ private void buyHouse() { System.out.println("买套房子"); } /** * 结婚 * @param lambda 函数式接口,买东西 */ private void marry(RichAble lambda) { lambda.buy(); } /** * 要开心 */ 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 Husband03 { /** * 买房子 */ private void buyHouse() { System.out.println("买套房子"); } /** * 结婚 * @param lambda 函数式接口,买东西 */ private void marry(RichAble lambda) { lambda.buy(); } /** * 要开心 */ 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 this.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:
@FunctionalInterface public interface PersonBuilder { /** * 创建 Person 对象 * @param name Person对象名 * @return Person对象 */ Person buildPerson(String name); }
要使用这个函数式接口,可以通过Lambda表达式:
public class Demo06Lambda { public static void main(String[] args) { printName("Lee Hua", (name) -> new Person(name)); } public static void printName(String name, PersonBuilder builder) { System.out.println(builder.buildPerson(name).getName()); } }
但是通过构造器引用,有更好的写法:
public class Demo07ConstructorRef { public static void main(String[] args) { printName("Lee Hua", Person::new); } public static void printName(String name, PersonBuilder builder) { System.out.println(builder.buildPerson(name).getName()); } }
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 { /** * 创建数组的函数式接口 * @param length 数组长度 * @return 存储int类型的数组 */ int[] buildArray(int length); }
在应用该接口的时候,可以通过Lambda表达式:
public class Demo08ArrayInitRef { public static void main(String[] args) { int[] array = initArray(10, length -> new int[length]); } private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) { return builder.buildArray(length); } }
但是更好的写法是使用数组的构造器引用:
public class Demo09ArrayInitRef { public static void main(String[] args) { int[] array = initArray(10, int[]::new); } private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) { return builder.buildArray(length); } }
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
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