Java Lambda表达式初探
前言
本文受启发于trisha gee在javaone 2016的主题演讲refactoring to java 8。
Java 8已经发行两年多，但很多人仍然在使用JDK7。对企业来说，技术上谨慎未必是坏事，但对个人学习而言，不去学习新技术就很可能被技术抛弃。Java 8一个重要的变更是引入Lambda表达式(lambda expression)，这听起来似乎很牛，有种我虽然不知道Lambda表达式是什么，但我仍然觉得很厉害的感觉。不要怕，具体到语言层面上Lambda表达式不过是一种新的语法而已，有了它，Java将开启函数式编程的大门。
为什么需要Lambda表达式
不要纠结什么是Lambda表达式、什么是函数式编程。先来看一下Java 8新的语法特性带来的便利之处，相信你会过目不忘的。
在有Lambda表达式之前，要新建一个线程，需要这样写：
new Thread(new Runnable(){ @Override
public void run(){
System.out.println("Thread run()");
}
}).start();有Lambda表达式之后，则可以这样写：
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new Thread(
() -> System.out.println("Thread run()")
).start();正如你所见，之前无用的模板代码不见了！如上所示，Lambda表达式一个常见的用法是取代（某些）匿名内部类，但Lambda表达式的作用不限于此。
Lambda表达式的原理
刚接触Lambda表达式可能觉得它很神奇：不需要声明类或者方法的名字，就可以直接定义函数。但其实这只是编译器给我们提供的一个小把戏，背后的原理并不难理解。下面是Lambda表达式几种可能的书写形式：
Runnable run = () -> System.out.println("Hello World");// 1ActionListener listener = event -> System.out.println("button clicked");// 2Runnable multiLine = () -> {// 3
System.out.println("Hello ");
System.out.println("World");
};
BinaryOperator<long> add = (Long x, Long y) -> x + y;// 4BinaryOperator<long> addImplicit = (x, y) -> x + y;// 5</long></long>通过上例可以发现：
Lambda表达式是有类型的，赋值操作的左边就是类型。Lambda表达式的类型实际上是对应接口的类型。
Lambda表达式可以包含多行代码，需要用大括号把代码块括起来，就像写函数体那样。
大多数时候，Lambda表达式的参数表可以省略类型，就像代码2和5那样。这得益于javac的类型推导机制，编译器可以根据上下文推导出类型信息。
实际上每个Lambda表达式都是原来匿名内部类的简写形式，该内部类实现了某个函数接口(Functional Interface)。所谓函数接口是指*添加了@FunctionalInterface标注，并且内部只有一个接口函数的接口*。Java是强类型语言，无论有没有显式指明，每个变量和对象都必须有明确的类型，没有显式指定的时候编译器会尝试确定类型。Lambda表达式的类型就是对应函数接口的类型。
Lambda表达式和Stream
Lambda表达式的另一个重要用法，是和Stream一起使用。Stream is a sequence of elements supporting sequential and parallel aggregate operations。Stream就是一组元素的序列，支持对这些元素进行各种操作，而这些操作是通过Lambda表达式指定的。可以把Stream看作Java Collection的一种视图，就像迭代器是容器的一种视图那样（但Stream不会修改容器中的内容）。下面例子展示了Stream的常见用法。
例子1
perl 是类UNIX系统管理的一个利器，维护系统如果不会Perl，最少也应该弄熟SHELL，两者都能得心应手当然最好。 Perl是一种脚本语言。 最初的设计者为拉里·沃尔（Larry Wall），它于1987年12月18日发表。Perl借取了C、sed、awk、shell scripting 以及很多其他编程语言的特性。其中最重要的特性是他内部集成了正则表达式的功能，以及巨大的第三方代码库 CPAN。 Perl原名pearl，但是在这个语言官方发表前，拉里·沃
假设需要从一个字符串列表中选出以数字开头的字符串并输出，Java 7之前需要这样写：
List<string> list = Arrays.asList("1one", "two", "three", "4four");for(String str : list){ if(Character.isDigit(str.charAt(0))){
System.out.println(str);
}
}</string>而Java 8就可以这样写：
List<string> list = Arrays.asList("1one", "two", "three", "4four");
list.stream()// 1.得到容器的Steam
.filter(str -> Character.isDigit(str.charAt(0)))// 2.选出以数字开头的字符串
.forEach(str -> System.out.println(str));// 3.输出字符串</string>上述代码首先1. 调用List.stream()方法得到容器的Stream，2. 然后调用filter()方法过滤出以数字开头的字符串，3. 最后调用forEach()方法输出结果。
使用Stream有两个明显的好处：
减少了模板代码，只用Lambda表达式指明所需操作，代码语义更加明确、便于阅读。
将外部迭代改成了Stream的内部迭代，方便了JVM本身对迭代过程做优化（比如可以并行迭代）。
例子2
假设需要从一个字符串列表中，选出所有不以数字开头的字符串，将其转换成大写形式，并把结果放到新的集合当中。Java 8书写的代码如下：
List<string> list = Arrays.asList("1one", "two", "three", "4four");
Set<string> newList =
list.stream()// 1.得到容器的Stream
.filter(str -> !Character.isDigit(str.charAt(0)))// 2.选出不以数字开头的字符串
.map(String::toUpperCase)// 3.转换成大写形式
.collect(Collectors.toSet());// 4.生成结果集</string></string>上述代码首先1. 调用List.stream()方法得到容器的Stream，2. 然后调用filter()方法选出不以数字开头的字符串，3. 之后调用map()方法将字符串转换成大写形式，4. 最后调用collect()方法将结果转换成Set。这个例子还向我们展示了方法引用（method references，代码中标号3处）以及收集器（Collector，代码中标号4处）的用法，这里不再展开说明。
通过这个例子我们看到了Stream链式操作，即多个操作可以连成一串。不用担心这会导致对容器的多次迭代，因为不是每个Stream的操作都会立即执行。Stream的操作分成两类，一类是中间操作(intermediate operations)，另一类是结束操作(terminal operation)，只有结束操作才会导致真正的代码执行，中间操作只会做一些标记，表示需要对Stream进行某种操作。这意味着可以在Stream上通过关联多种操作，但最终只需要一次迭代。如果你熟悉Spark RDD，对此应该并不陌生。
结语
Java 8引入Lambda表达式，从此打开了函数式编程的大门。如果你之前不了解函数式编程，不必纠结于这个概念。编程过程中简洁明了的书写形式以及强大的Stream API会让你很快熟悉Lambda表达式的。
本文只对Java Lambda表达式的基本介绍，希望能够激发读者对Java函数式编程的兴趣。如果本文能够让你觉得Lambda表达式很好玩，函数式编程很有趣，并产生了进一步学习的欲望，那就再好不过了。文末参考文献中列出了一些有用的资源。
参考文献
http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/Lambda-QuickStart/index.html
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/stream/Stream.html
https://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/lambdaexpressions.html
http://cr.openjdk.java.net/~briangoetz/lambda/lambda-state-final.html
http://www.slideshare.net/trishagee/refactoring-to-java-8-devoxx-uk
《Java 8函数式编程 [英]沃伯顿》
https://www.oracle.com/javaone/speakers.html#gee
