一：lambada表達(dá)式

說起java8的新特性定续，很多人第一反應(yīng)都是lambada表達(dá)式和流式的API占遥，那么到底什么是lambada表達(dá)式幼东，為什么要引入lambada表達(dá)式颖系，以及引入lambada表達(dá)式為
java8帶來了哪些改變呢愚臀，本文接來下會(huì)一一討論忆蚀。

1. Definition: 什么是lambada表達(dá)式？

直白的先讓大家有個(gè)第一印象，在java8之前馋袜，在創(chuàng)建一個(gè)線程的時(shí)候男旗，我們可能這么寫：

Runnable r = new Runnable() {
    @Override
  public void run() {
        System.out.println("Hello");
  }
};

這段代碼使用了匿名類，Runnable 是一個(gè)接口欣鳖，這里new 了一個(gè)類實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口察皇，然后重寫了 run方法，run方法沒有參數(shù)泽台，方法體也只有一行打印語句什荣。
這段代碼我們其實(shí)只關(guān)心中間打印的語句，其他都是多余的怀酷。
java8后稻爬，我們采用lambada表達(dá)式后，我們就可以簡(jiǎn)寫為：

Runnable r = () -> System.out.println("Hello");

Lambda 表達(dá)式是一種匿名函數(shù)(對(duì) Java 而言這并不完全正確蜕依，但現(xiàn)在姑且這么認(rèn)為)因篇，簡(jiǎn)單地說，它是沒有聲明的方法笔横，也即沒有訪問修飾符竞滓、返回值聲明和名字。

你可以將其想做一種速記吹缔，在你需要使用某個(gè)方法的地方寫上它商佑。當(dāng)某個(gè)方法只使用一次，而且定義很簡(jiǎn)短厢塘，使用這種速記替代之尤其有效茶没，這樣，你就不必在類中費(fèi)力寫聲明與方法了晚碾。

2. lambaba表達(dá)式的語法

lambda 表達(dá)式的語法格式如下：

(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }

• 一個(gè) Lambda 表達(dá)式可以有零個(gè)或多個(gè)參數(shù)
• 參數(shù)的類型既可以明確聲明抓半，也可以根據(jù)上下文來推斷。例如：(int a)與(a)效果相同
• 所有參數(shù)需包含在圓括號(hào)內(nèi)格嘁，參數(shù)之間用逗號(hào)相隔笛求。例如：(a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)
• 空?qǐng)A括號(hào)代表參數(shù)集為空。例如：() -> 42
• 當(dāng)只有一個(gè)參數(shù)糕簿，且其類型可推導(dǎo)時(shí)探入，圓括號(hào)（）可省略。例如：a -> return a*a
• Lambda 表達(dá)式的主體可包含零條或多條語句
• 如果 Lambda 表達(dá)式的主體只有一條語句懂诗，花括號(hào){}可省略蜂嗽。匿名函數(shù)的返回類型與該主體表達(dá)式一致
• 如果 Lambda 表達(dá)式的主體包含一條以上語句，則表達(dá)式必須包含在花括號(hào){}中（形成代碼塊）殃恒。匿名函數(shù)的返回類型與代碼塊的返回類型一致植旧，若沒有返回則為空

以下是lambada表達(dá)式的一些例子：

(int a, int b) -> {  return a + b; }

() -> System.out.println("Hello World");

(String s) -> { System.out.println(s); }

() -> 42

() -> { return 3.1415 };

3. 為什么java 會(huì)需要lambada 表達(dá)式辱揭？

Java 是一流的面向?qū)ο笳Z言，除了部分簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型病附，Java 中的一切都是對(duì)象问窃，即使數(shù)組也是一種對(duì)象，每個(gè)類創(chuàng)建的實(shí)例也是對(duì)象胖喳。
在 Java 中定義的函數(shù)或方法不可能完全獨(dú)立泡躯，也不能將方法作為參數(shù)或返回一個(gè)方法給實(shí)例。

在Java的面向?qū)ο蟮氖澜缋锩胬龊福俺橄蟆笔菍?duì)數(shù)據(jù)的抽象较剃，而“函數(shù)式編程”是對(duì)行為進(jìn)行抽象，在現(xiàn)實(shí)世界中技健，數(shù)據(jù)和行為并存写穴，程序也是如此。
所以java8中l(wèi)ambada表達(dá)式的出現(xiàn)也就彌補(bǔ)java在對(duì)行為進(jìn)行抽象方面的缺失雌贱。

二：函數(shù)式接口

1啊送、Definition: 什么是函數(shù)式接口？

函數(shù)式接口(Functional Interface)是Java 8對(duì)一類特殊類型的接口的稱呼欣孤。 這類接口只定義了唯一的抽象方法的接口（除了隱含的Object對(duì)象的公共方法）馋没，
因此最開始也就做SAM類型的接口（Single Abstract Method）。

首次看到這個(gè)概念的時(shí)候降传，有些迷茫篷朵。因?yàn)榻涌谥械姆椒ǘ际莗ublic abstract 的（即便省略掉這兩個(gè)關(guān)鍵字也是ok的，接口中每一個(gè)方法也是隱式抽象的,接口中的方法會(huì)被隱式的指定為 public abstract（只能是 public abstract婆排，其他修飾符都會(huì)報(bào)錯(cuò)））声旺，那么上面的定義就變成了：只有一個(gè)方法聲明的接口就是函數(shù)式接口。
但是實(shí)際上在代碼中看到的函數(shù)式接口有包含一個(gè)方法的段只，也有包含多個(gè)方法的腮猖，這就讓我迷茫了。
例如下面的兩個(gè)函數(shù)式接口：Runnable 和 Consummer:

Runnable:

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    /**
     * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * <code>run</code> method to be called in that separately executing
     * thread.
     * <p>
     * The general contract of the method <code>run</code> is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see     java.lang.Thread#run()
     */
    public abstract void run();
}

java.util.function.Consummer:

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {

    /**
     * Performs this operation on the given argument.
     *
     * @param t the input argument
     */
    void accept(T t);

    /**
     * Returns a composed {@code Consumer} that performs, in sequence, this
     * operation followed by the {@code after} operation. If performing either
     * operation throws an exception, it is relayed to the caller of the
     * composed operation.  If performing this operation throws an exception,
     * the {@code after} operation will not be performed.
     *
     * @param after the operation to perform after this operation
     * @return a composed {@code Consumer} that performs in sequence this
     * operation followed by the {@code after} operation
     * @throws NullPointerException if {@code after} is null
     */
    default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
    }
}

最后才了解了原因在于：函數(shù)式接口中除了那個(gè)抽象方法外還可以包含靜態(tài)方法和默認(rèn)方法赞枕。

• Java 8以前的規(guī)范中接口中不允許定義靜態(tài)方法澈缺。 靜態(tài)方法只能在類中定義。 Java 8中可以定義靜態(tài)方法鹦赎。
  一個(gè)或者多個(gè)靜態(tài)方法不會(huì)影響SAM接口成為函數(shù)式接口谍椅。
• Java 8中允許接口實(shí)現(xiàn)方法， 而不是簡(jiǎn)單的聲明古话， 這些方法叫做默認(rèn)方法，使用特殊的關(guān)鍵字default锁施。
  因?yàn)槟J(rèn)方法不是抽象方法陪踩，所以不影響我們判斷一個(gè)接口是否是函數(shù)式接口杖们。

參考鏈接: Java 8函數(shù)式接口functional interface的秘密

2、Brief introduction: 函數(shù)式接口簡(jiǎn)介

為什么會(huì)單單從接口中定義出此類接口呢肩狂？
原因是在Java Lambda的實(shí)現(xiàn)中摘完， 開發(fā)組不想再為L(zhǎng)ambda表達(dá)式單獨(dú)定義一種特殊的Structural函數(shù)類型，
稱之為箭頭類型（arrow type）傻谁， 依然想采用Java既有的類型系統(tǒng)(class, interface, method等)孝治， 原因是增加一個(gè)結(jié)構(gòu)化的函數(shù)類型會(huì)增加函數(shù)類型的復(fù)雜性，
破壞既有的Java類型审磁，并對(duì)成千上萬的Java類庫(kù)造成嚴(yán)重的影響谈飒。 權(quán)衡利弊， 因此最終還是利用SAM 接口作為 Lambda表達(dá)式的目標(biāo)類型态蒂。

函數(shù)式接口代表的一種契約杭措， 一種對(duì)某個(gè)特定函數(shù)類型的契約。 在它出現(xiàn)的地方钾恢，實(shí)際期望一個(gè)符合契約要求的函數(shù)手素。
Lambda表達(dá)式不能脫離上下文而存在，它必須要有一個(gè)明確的目標(biāo)類型瘩蚪，而這個(gè)目標(biāo)類型就是某個(gè)函數(shù)式接口泉懦。
換句話說：什么地方可以用lambada表達(dá)式呢？ 所有需要FI (Functional Interface)實(shí)例的地方疹瘦，都可以使用lambada表達(dá)式崩哩。

Java 不會(huì)強(qiáng)制要求你使用@FunctionalInterface注解來標(biāo)記你的接口是函數(shù)式接口， 然而拱礁，作為API作者琢锋，
你可能傾向使用@FunctionalInterface指明特定的接口為函數(shù)式接口， 這只是一個(gè)設(shè)計(jì)上的考慮呢灶， 可以讓用戶很明顯的知道一個(gè)接口是函數(shù)式接口吴超。

3、Why: 為什么會(huì)有函數(shù)式接口?

說起函數(shù)式接口的起因就不得不提lambada表達(dá)式鸯乃，說起lambada表達(dá)式的起因就不得不說函數(shù)式編程鲸阻，函數(shù)式編程相比命令式編程有諸多的優(yōu)點(diǎn)：（最突出的優(yōu)點(diǎn)有2點(diǎn)：
引用透明-->函數(shù)的運(yùn)行不依賴于外部的狀態(tài)；沒有副作用-->函數(shù)的運(yùn)行不改變外部的狀態(tài)）缨睡，java8為了使用函數(shù)式編程的優(yōu)點(diǎn)鸟悴，從而就使用了lambada表達(dá)式，從而
就定義了一種規(guī)范和約束奖年，這個(gè)規(guī)范和約束就是函數(shù)式接口细诸。
關(guān)于函數(shù)式編程的一些基礎(chǔ)概念會(huì)在下面將。（注意：函數(shù)式編程和函數(shù)式接口是不同的概念陋守。函數(shù)式編程是一種編程范式震贵，與之在同一個(gè)維度的有：命令式編程利赋、邏輯式編程）

4、What: java8里面的函數(shù)式接口都有哪些猩系？

JDK8 之前已經(jīng)有的函數(shù)式接口

• java.lang.Runnable
• java.util.concurrent.callable
• java.awt.event.ActionListener
  這里就列舉這幾個(gè)媚送，還有其他的暫時(shí)就不列舉了。

JDK8 新定義的函數(shù)式接口

• 其中 Cosumer 與 Supplier 對(duì)應(yīng)拿霉，一個(gè)是消費(fèi)者吟秩，一個(gè)是提供者。
• Predicate 用于判斷對(duì)象是否符合某個(gè)條件友浸，經(jīng)常被用來過濾對(duì)象峰尝。
• Function 是將一個(gè)對(duì)象轉(zhuǎn)換為另一個(gè)對(duì)象，比如說要裝箱或者拆箱某個(gè)對(duì)象收恢。
• UnaryOperator 接收和返回同類型對(duì)象武学，一般用于對(duì)對(duì)象修改屬性。BinaryOperator 則可以理解為合并對(duì)象伦意。

如果以前接觸過一些其他 Java 框架火窒，比如 Google Guava，可能已經(jīng)使用過這些接口驮肉，對(duì)這些東西并不陌生熏矿。

三：函數(shù)式編程

1、編程范式

1. 命令式編程（Imperative Programming）: 專注于”如何去做”离钝，這樣不管”做什么”票编，都會(huì)按照你的命令去做。解決某一問題的具體算法實(shí)現(xiàn)卵渴。
2. 函數(shù)式編程（Functional Programming）：把運(yùn)算過程盡量寫成一系列嵌套的函數(shù)調(diào)用慧域。
3. 邏輯式編程（Logical Programming）：它設(shè)定答案須符合的規(guī)則來解決問題，而非設(shè)定步驟來解決問題浪读。過程是事實(shí)+規(guī)則=結(jié)果昔榴。

關(guān)于這個(gè)問題也有一些爭(zhēng)議，有人把函數(shù)式歸結(jié)為聲明式的子集碘橘，還有一些別的七七八八的東西互订，這里就不做闡述了。
聲明式編程：專注于”做什么”而不是”如何去做”痘拆。在更高層面寫代碼仰禽，更關(guān)心的是目標(biāo)，而不是底層算法實(shí)現(xiàn)的過程。
如坟瓢， css, 正則表達(dá)式勇边，sql 語句犹撒，html折联，xml…

2、函數(shù)式編程簡(jiǎn)介

相比于命令式編程關(guān)心解決問題的步驟识颊，函數(shù)式編程是面向數(shù)學(xué)的抽象诚镰，關(guān)心數(shù)據(jù)（代數(shù)結(jié)構(gòu)）之間的映射關(guān)系。函數(shù)式編程將計(jì)算描述為一種表達(dá)式求值祥款。

在狹義上清笨，函數(shù)式編程意味著沒有可變變量，賦值刃跛，循環(huán)和其他的命令式控制結(jié)構(gòu)抠艾。即，純函數(shù)式編程語言桨昙。

• Pure Lisp, XSLT, XPath, XQuery, FP
• Haskell (without I/O Monad or UnsafPerformIO)
  在廣義上检号，函數(shù)式編程意味著專注于函數(shù)
• Lisp, Scheme, Racket, Clojure
• SML, Ocaml, F#
• Haskell (full language)
• Scala
• Smalltalk, Ruby

3、“函數(shù)”概念的不同蛙酪！

函數(shù)式編程中的函數(shù)齐苛，這個(gè)術(shù)語不是指命令式編程中的函數(shù)，而是指數(shù)學(xué)中的函數(shù)桂塞，即自變量的映射（一種東西和另一種東西之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系）凹蜂。
也就是說，一個(gè)函數(shù)的值僅決定于函數(shù)參數(shù)的值阁危，不依賴其他狀態(tài)玛痊。

在函數(shù)式語言中，函數(shù)被稱為一等函數(shù)（First-class function）狂打，與其他數(shù)據(jù)類型一樣擂煞，作為一等公民，處于平等地位菱父，可以在任何地方定義颈娜，在函數(shù)內(nèi)或函數(shù)外；
可以賦值給其他變量浙宜；可以作為參數(shù)官辽，傳入另一個(gè)函數(shù)，或者作為別的函數(shù)的返回值粟瞬。

純函數(shù)是這樣一種函數(shù)同仆，即相同的輸入，永遠(yuǎn)會(huì)得到相同的輸出裙品，而且沒有任何可觀察的副作用俗批。

• 不依賴外部狀態(tài)
• 不改變外部狀態(tài)

4俗或、函數(shù)式編程的好處

函數(shù)式的最主要的好處主要是不變性帶來的：

4.1 引用透明（Referential transparency）

引用透明（Referential transparency），指的是函數(shù)的運(yùn)行不依賴于外部變量或”狀態(tài)”岁忘，只依賴于輸入的參數(shù)辛慰，任何時(shí)候只要參數(shù)相同，
引用函數(shù)所得到的返回值總是相同的干像。

其他類型的語言帅腌，函數(shù)的返回值往往與系統(tǒng)狀態(tài)有關(guān)，不同的狀態(tài)之下麻汰，返回值是不一樣的速客。這就叫”引用不透明”，很不利于觀察和理解程序的行為五鲫。

沒有可變的狀態(tài)溺职，函數(shù)就是引用透明（Referential transparency）

4.2 沒有副作用（No Side Effect）

副作用（side effect），指的是函數(shù)內(nèi)部與外部互動(dòng)（最典型的情況位喂，就是修改全局變量的值）浪耘，產(chǎn)生運(yùn)算以外的其他結(jié)果。

函數(shù)式編程強(qiáng)調(diào)沒有”副作用”忆某，意味著函數(shù)要保持獨(dú)立点待，所有功能就是返回一個(gè)新的值，沒有其他行為弃舒，尤其是不得修改外部變量的值癞埠。

函數(shù)即不依賴外部的狀態(tài)也不修改外部的狀態(tài)，函數(shù)調(diào)用的結(jié)果不依賴調(diào)用的時(shí)間和位置聋呢，這樣寫的代碼容易進(jìn)行推理填硕，不容易出錯(cuò)盛嘿。這使得單元測(cè)試和調(diào)試都更容易棵帽。

還有一個(gè)好處是儡首，由于函數(shù)式語言是面向數(shù)學(xué)的抽象，更接近人的語言器贩，而不是機(jī)器語言颅夺，代碼會(huì)比較簡(jiǎn)潔，也更容易被理解蛹稍。

4.3 無鎖并發(fā)

沒有副作用使得函數(shù)式編程各個(gè)獨(dú)立的部分的執(zhí)行順序可以隨意打亂吧黄，（多個(gè)線程之間）不共享狀態(tài)，不會(huì)造成資源爭(zhēng)用(Race condition)唆姐，
也就不需要用鎖來保護(hù)可變狀態(tài)拗慨，也就不會(huì)出現(xiàn)死鎖，這樣可以更好地進(jìn)行無鎖（lock-free）的并發(fā)操作。

尤其是在對(duì)稱多處理器（SMP）架構(gòu)下能夠更好地利用多個(gè)處理器（核）提供的并行處理能力赵抢。

4.4 惰性求值

惰性求值（lazy evaluation剧蹂，也稱作call-by-need）是這樣一種技術(shù)：是在將表達(dá)式賦值給變量（或稱作綁定）時(shí)并不計(jì)算表達(dá)式的值，
而在變量第一次被使用時(shí)才進(jìn)行計(jì)算烦却。

這樣就可以通過避免不必要的求值提升性能宠叼。

總而言之，函數(shù)式編程由于其不依賴短绸、不改變外部狀態(tài)的基本特性车吹，衍生出了很多其他的有點(diǎn)，尤其簡(jiǎn)化了多線程的復(fù)雜性醋闭，提升了高并發(fā)編程的可靠性。

參考資源

• Java 8函數(shù)式接口functional interface的秘密
• 函數(shù)式編程介紹
• 深入淺出 Java 8 Lambda 表達(dá)式

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