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Java8 新语法习惯 (级联 lambda 表达式)

2018-01-12 14:15:57 3278浏览
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在函数式编程中,函数既可以接收也可以返回其他函数。函数不在像传统的面向对象编程一样,只是一个对象的工厂或生成器,它也能够创建和返回另一个函数。返回函数的函数可以变成级联 lambda 表达式,代码非常短。尽管这样的语法初次看起来非常的陌生,但是它有自己的用途。本文将帮助您认识级联 lambda 表达式,理解它们的性质和在代码中的用途。 神秘的语法 看下面的一端代码: x -> y -> x > y 对于不熟悉使用 lambda 表达式编程的开发人员,此语法可能看起来像货物正在从快速行驶的卡车上一件件掉下来。这非常的令人感到好奇。幸运的是我们不会经常看到他们,但理解如何创建级联 lambda 表达式和如何在代码中理解它们会是很有好处的。 高阶函数 在谈论级联 lambda 表达式之前,有必要首先理解如何创建它们。对此,我们需要回顾一下高阶函数和它们在函数分解中的作用,函数分解是一种将复杂流程分解为更小、更简单的部分的方式。 首先区分一下高阶函数和常规函数的规则: 常规函数
  1. 可以接收对象
  2. 可以创建对象
  3. 可以返回对象
高阶函数
  1. 可以接收函数
  2. 可以创建函数
  3. 可以返回函数
开发人员可以将匿名函数或 lambda 表达式传递给高阶函数,以让代码简短且富于表达。让我们看看这个高阶函数的两个示例。 一个接收函数的函数 在 Java 中,我们使用函数接口引用 lambda 表达式和方法引用。下面这个函数接收一个对象和一个函数: public static int totalSelectedValues(List<Integer> values, Predicate<Integer> selector) { return values.stream() .filter(selector) .reduce(0, Integer::sum); } totalSelectedValues 的第一个参数是集合对象,而第二个参数是 Predicate 函数接口。 因为参数类型是函数接口 (Predicate),所以我们现在可以将一个 lambda 表达式作为第二个参数传递给 totalSelectedValues。例如,如果我们想仅对一个 numbers 列表中的偶数值求和,可以调用 totalSelectedValues,如下所示: totalSelectedValues(numbers, e -> e % 2 == 0); 假设我们现在在 Util 类中有一个名为 isEven 的 static 方法。在此情况下,我们可以使用 isEven 作为 totalSelectedValues 的参数,而不传递 lambda 表达式: totalSelectedValues(numbers, Util::isEven); 作为规则,只要一个函数接口显示为一个函数的参数的类型,您看到的就是一个高阶函数 一个返回函数的函数 函数可以接收函数、lambda 表达式或方法引用作为参数。同样的,函数也可以返回 lambda 表达式或方法引用。在此情况下,返回类型将是函数接口。 让我们首先看一个创建并返回 Predicate 来验证给定值是否为奇数的函数: public static Predicate<Integer> createIsOdd() { Predicate<Integer> check = (Integer number) -> number % 2 != 0; return check; } 为了返回一个函数,我们必须提供一个函数接口作为返回类型。在本例中,我们的函数接口是 Predicate。尽管上述代码在语法上是正确的,但它可以更加简短。 我们使用类型引用并删除临时变量来改进该代码: public static Predicate<Integer> createIsOdd() { return number -> number % 2 != 0; } 这是使用的 createIsOdd 方法的一个示例: Predicate<Integer> isOdd = createIsOdd(); isOdd.test(4); 创建可重用的函数 现在已经大体了解高阶函数和如何在代码中找到他们,我们可以考虑使用他们来让代码更加简短。 设想我们有两个列表 numbers1 和 numbers2。假设我们想从第一个列表中仅提取大于 50 的数,然后从第二个列表中提取大于 50 的值并乘以 2。 List<Integer> result1 = numbers1.stream() .filter(e -> e > 50) .collect(toList()); List<Integer> result2 = numbers2.stream() .filter(e -> e > 50) .map(e -> e * 2) .collect(toList()); 此代码很好,但您注意到它很冗长了吗?我们对检查数字是否大于 50 的 lambda 表达式使用了两次。 我们可以通过创建并重用一个 Predicate,从而删除重复代码,让代码更富于表达: Predicate<Integer> isGreaterThan50 = number -> number > 50; List<Integer> result1 = numbers1.stream() .filter(isGreaterThan50) .collect(toList()); List<Integer> result2 = numbers2.stream() .filter(isGreaterThan50) .map(e -> e * 2) .collect(toList()); 通过将 lambda 表达式存储在一个引用中,我们可以重用它,这是我们避免重复 lambda 表达式的方式。如果我们想跨方法重用 lambda 表达式,也可以将该引用放入一个单独的方法中,而不是放在一个局部变量引用中。 现在假设我们想从列表 numbers1 中提取大于 25、50 和 75 的值。我们可以首先编写 3 个不同的 lambda 表达式: List<Integer> valuesOver25 = numbers1.stream() .filter(e -> e > 25) .collect(toList()); List<Integer> valuesOver50 = numbers1.stream() .filter(e -> e > 50) .collect(toList()); List<Integer> valuesOver75 = numbers1.stream() .filter(e -> e > 75) .collect(toList()); 尽管上面每个 lambda 表达式将输入与一个不同的值比较,但它们做的事情完全相同。如何以较少的重复来重写此代码? 创建和重用 lambda 表达式 尽管上一个示例中的两个 lambda 表达式相同,但上面 3 个表达式稍微不同。创建一个返回 Predicate 的 Function 可以解决此问题。 首先,函数接口 Function<T, U> 将一个 T 类型的输入转换为 U 类型的输出。例如,下面的示例将一个给定值转换为它的平方根: Function<Integer, Double> sqrt = value -> Math.sqrt(value); 在这里,返回类型 U 可以很简单,比如 Double、String 或 Person。或者它也可以更复杂,比如 Consumer 或 Predicate 等另一个函数接口 在本例中,我们希望一个 Function 创建一个 Predicate。所以代码如下: Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = (Integer pivot) -> { Predicate<Integer> isGreaterThanPivot = (Integer candidate) -> { return candidate > pivot; }; return isGreaterThanPivot; }; 引用 isGreaterThan 引用了一个表示 Function<T, U> 或更准确地讲表示 Function<Integer, Predicate<Integer>> 的 lambda 表达式。输入是一个 Integer,输出是一个 Predicate<Integer>。在 lambda 表达式的主体中(外部 {} 内),我们创建了另一个引用 isGreaterThanPivot,它包含对另一个 lambda 表达式的引用。这一次,该引用是一个 Predicate 而不是 Function。最后,我们返回该引用。 isGreaterThan 是一个 lambda 表达式的引用,该表达式在调用时返回另一个 lambda 表达式 — 换言之,这里隐藏着一种 lambda 表达式级联关系。 现在,我们可以使用新创建的外部 lamba 表达式来解决代码中的重复问题: List<Integer> valuesOver25 = numbers1.stream() .filter(isGreaterThan.apply(25)) .collect(toList()); List<Integer> valuesOver50 = numbers1.stream() .filter(isGreaterThan.apply(50)) .collect(toList()); List<Integer> valuesOver75 = numbers1.stream() .filter(isGreaterThan.apply(75)) .collect(toList()); 在 isGreaterThan 上调用 apply 会返回一个 Predicate,后者然后作为参数传递给 filter 方法。 保持简单的秘诀 我们已从代码中成功删除了重复的 lambda 表达式,但 isGreaterThan 的定义看起来仍然很杂乱。幸运的是,我们可以组合一些 Java 8 约定来减少杂乱,让代码更简短。 可以使用类型引用来从外部和内部 lambda 表达式的参数中删除类型细节: Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = (pivot) -> { Predicate<Integer> isGreaterThanPivot = (candidate) -> { return candidate > pivot; }; return isGreaterThanPivot; }; 接下来,我们删除多余的 (),以及外部 lambda 表达式中不必要的临时引用: Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = pivot -> { return candidate -> { return candidate > pivot; }; }; 可以看到内部 lambda 表达式的主体只有一行,显然 {} 和 return 是多余的。让我们删除它们: Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = pivot -> { return candidate -> candidate > pivot; }; 现在可以看到,外部 lambda 表达式的主体也只有一行,所以 {} 和 return 在这里也是多余的。在这里,我们应用最后一次重构: Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = pivot -> candidate -> candidate > pivot; 现在可以看到 — 这是我们的级联 lambda 表达式。 理解级联 lambda 表达式 我们通过一个适合每个阶段的重构过程,得到了最终的代码 - 级联 lambda 表达式。在本例中,外部 lambda 表达式接收 pivot 作为参数,内部 lambda 表达式接收 candidate 作为参数。内部 lambda 表达式的主体同时使用它收到的参数 (candidate) 和来自外部范围的参数。也就是说,内部 lambda 表达式的主体同时依靠它的参数和它的词法范围或定义范围。 大体上讲,当您看到两个向右箭头时,可以将第一个箭头右侧的所有内容视为一个黑盒:一个由外部 lambda 表达式返回的 lambda 表达式。 总结 级联 lambda 表达式不是很常见,但您应该知道如何在代码中识别和理解它们。当一个 lambda 表达式返回另一个 lambda 表达式,而不是接受一个操作或返回一个值时,您将看到两个箭头。 感谢 Venkat Subramaniam 博士
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