Java中Lambda表达式和Groovy闭包的相关解析

蔚落 2022-06-01 08:23 419阅读 1赞

### Lambda名词释义 ###

Lambda表达式表示匿名函数，和匿名类对比，及不需要声明函数的方法名和返回值，用表达式的形式完成函数的参数和相关逻辑。

Lambda表达式应用于Groovy和Kotlin中，作为实现函数式编程的关键（函数式编程是指一个函数能够作为另一个函数的入参）。而在JDK8中支持了对Lambda表达式的应用。

### 基本使用 ###

java中对lambda表达式的声明不像Kotlin等，其实质是用一种简单的方式完成一些简单接口的声明和初始化。举例如下：

Runnable runnable1 = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("Hello");
                }
            };
        new Thread(runnable1).start();

对于启动一个线程并构造`Runnable`接口往往需要写这么多代码，而对于`Runnable`其实只关心`run()`方法的实现。而lambda便是为了解决这种问题，简化之后如下：

// lambda表达式
    Runnable runnable = () -> {System.out.println("Hello")};
    new Thread(runnable).start();

可以发现其中`Runnable`的实现发生了变化，在java中lambda表达式的声明以`->`隔开，`->`之前声明参数，之后的`{}`是方法的逻辑。该表达式就是对`run()`的相关声明。因为`run()`方法没有参数，所以`->`之前用`()`表示。而`{}`中表示方法逻辑，和普通的方法逻辑一样，如果只有一行，则大括号可以忽略`() -> System.out.println("Hello")`。

最后简化如下：

new  Thread(() -> System.out.println("Hello")).start();

可以看到只需要一行就可以完成之前的代码逻辑。

> lambda表达式的实质是实现接口或抽象类并且完成方法的声明，而对于接口和抽象类要求必须仅有一个待实现的方法（特殊情况后面会提到）。
> 
> lambda表达式很容易将其方法体中的逻辑理解成立即运行，其实不是，具体什么时候走，要根据接口中的方法什么时候被调用。

### 不同用法 ###

#### lambda需要一个参数 ####

有一个类如下

@FunctionalInterface
    public interface Consumer<T> { 
        void accept(T t);
    }

实例该对象的方式如下：

Consumer<String> consumer = (String t) -> System.out.println(t);
     Consumer<String> consumer = (t) -> System.out.println(t);

此时lambda就是对`accept(T t)`方法的实现。

参数的声明可以省略，因为其实质是实现抽象或接口中的方法，那么参数类型肯定是明确的，而且编译器也能够帮我们检测出。

如上逻辑还有一种写法：

Consumer<String> consumer2 = System.out::println;

该种表示叫做方法引用，以`::`作为操作符，后面会分析。

#### 两个参数和返回值 ####

java中比较器`Comparator`的类声明如下

@FunctionalInterface
    public interface Comparator<T> { 
        int compare(T o1, T o2);
        //...
    }

可以看到`compare()`既有参数又有返回值，那么构造`Comparator`实例的具体代码如下：

Comparator<Integer> comparator = ((num1, num2) -> {
                return num1 - num2;
            });

如果lambda表达式中有返回值并且方法逻辑只有一行，那么`return`可以省略，简化后如下：

Comparator<Integer> comparator2 = ((num1, num2) -> num1 - num2);

#### 多个参数 ####

以此类推。。。

### 函数式接口 ###

在jdk8中提出了函数式接口的概念，并且添加了`java.util.function`中包含了一些基本的函数式接口。

上面对于lambda的使用，发现其实现依托于上下文，他必须有一个目标类型，该类型就是函数式接口。

函数式接口代表的一种契约， 一种对某个特定函数类型的契约。 在它出现的地方，实际期望一个符合契约要求的函数。

实现一个函数式接口很简单，类似`Runnable`接口的声明，里面包含一个待实现的方法。同时推荐在类上加上`@FunctionalInterface`注解。

一个简单的函数是接口声明如下：

@FunctionalInterface
    public interface FunctionalInterface { 
        // 使用lambda实现的方法
        void count(int i);
    
        String toString(); //same to Object.toString
        int hashCode(); //same to Object.hashCode
        boolean equals(Object obj); //same to Object.equals
    }

对于一个函数式接口，其中可以包含`Object`中的方法声明，因为对于每一个接口的实例都继承于`Object`。同时也可以包含静态方法和默认方法（jdk8中接口可以有静态方法和默认方法）

### 方法引用 ###

这种写法不知道你是还记得

Consumer<String> consumer2 = System.out::println;

该声明实际上就是使用了方法的引用。

对于一个接口的中的方法，我们可以使用lambda去实现，这样大大简便了代码的编写。假如，我们待实现的方法其实和已有的某个方法（无论是类中的静态还是成员方法）的逻辑一模一样，那么就可以使用上面的方法引用的方式。

对于`Consumer<String>`需要实现的方法是`void accept(T t)`，仔细观察这个方法，无返回值，一个`String`类型的参数，那么只需要找一个符合这个的方法，就可以利用`::`将方法赋值给它。

对于上面的逻辑其具体的逻辑如下：

Consumer<String> cc = new Consumer<String>() {
                @Override
                public void accept(String s) {
                    System.out.print(s);
                }
            };

假如我们现在有如下类：

public class Method { 
    
        @FunctionalInterface
        interface Concat {
            String accept(String a, String b);
        }
    
        // 静态方法
        public static String concat(String a, String b) {
            return a + b;
        }
    
        // 成员方法
        public String concat1(String a, String b) {
            return a + b;
        }
    
        public static void main(String[] args){
            //待实现
        }
    }

其中包含了一个函数式接口，定义了方法`accept()`接受两个字符串参数并返回一个字符串。

该类中包含了两个方法，一个静态方法一个成员方法，参数和返回值和`accept()`的相同。

下面就使用这个类介绍下面几种情况

**参数匹配下的静态方法引用**

Concat concat = Method::concat;
     System.out.println(concat.accept("123", "456"));// 123456
    ```java
    
    将静态方法的实现引用到了`accept()`上，当调用`accept()`时实际上调用的是`Method.concat()`方法。
    
    **参数匹配下的成员方法引用**
    
    ```java
    Concat concat1 = new Method()::concat1;
    System.out.println(concat.accept("123", "456"));// 123456

将成员方法引用到了`accept()`上，因为成员方法必须通过实例来获取。

**参数不匹配的方法引用**

Concat concat2 = String::concat;
     System.out.println(concat2.accept("123", "456"));// 123456

这个看着就比较诡异了，看一下`String.concat()`的方法声明：

public String concat(String str)

成员方法，一个参数，这明显不匹配啊。

这里对于编译器来说，虽然`String.concat()`只有一个参数，但他是成员方法，调用的时候也需要一个字符串，这样就凑够了两个字符串，正好能够和`accept()`的两个参数匹配上。

和如下代码逻辑一样

concat2 = new Concat() {
                @Override
                public String accept(String a, String b) {
                    return a.concat(b);
                }
            };

**构造方法引用**

我们新声明一个函数式接口如下：

@FunctionalInterface
        interface StringM {
            String accept(String a);
        }

该方法的接口实现和`String`的构造方法类似，于是可以有如下操作：

StringM stringM = String::new;

### Groovy中闭包的基本使用 ###

在java中使用`lambda`表达式还要依托于一个上下文类型，及针对某一个函数式接口。而在groovy中，将他单独抽出了一种类型及闭包。

对于一个闭包，不需要依托上下文去判断他需要几个参数返回值等等，我们可以先考虑闭包的编写，再考虑怎么用它，和java相反。

对于一个闭包的简单使用如下：

// 声明一个闭包
            Closure listener = { e -> println "Clicked on $e" }
            // 两种调用方式
            listener("str")
            listener.call("str")

调用方式两种：以函数的方式调用或者是调用`call()`方法。

同时，闭包也可以作为方法的参数传入，其类似于一个`Callback`接口,通过`call()`方法调用闭包中调用的逻辑。

### Groovy中闭包的委托对象 ###

在`Closure`中有一个属性为`delegate`,该属性表示我们可以为闭包设置一个代理对象，那么在闭包中可以直接使用这个代理对象的一些方法。

class DelegateDemo {
    
        static void main(String[] args) {
            Closure c = {
                // 调用代理对象的方法
                test()
            }
            // 设置代理对象
            c.delegate = new DelegateDemo()
            //运行闭包
            c.call()
        }
    
        void test() {
            println("this is delegate")
        }
    
    }

### 利用Groovy模仿Gradle中的`dependencies`依赖声明 ###

关键点便在于委托

声明一个类用于存储所有的依赖，代码如下：

static class Dependency {
        // 保存所有的依赖
            Set<String> api = new HashSet<>();
            // 添加依赖的方法
            void api(String text){
                api.add(text)
            }
            // 执行方法，暂时只是打印所有依赖
            void exec(){
                println(api)
            }
        }

该类同时将作为一个闭包的代理对象。

其次，声明一个方法，该方法的参数为一个闭包。

static void dependencies(Closure closure) {
        // 声明一个代理对象
            def dependency = new Dependency()
            // 设置委托
            closure.delegate = dependency
            // 运行闭包
            closure.call()
            // 执行
            dependency.exec()
        }

最后看一下如何使用

static void main(String[] args) {
            dependencies {
                api 'cn.jiguang.sdk.plugin:xiaomi:3.1.0'
                api 'cn.jiguang.sdk.plugin:huawei:3.1.0'
                api 'cn.jiguang.sdk.plugin:meizu:3.1.0'
            }
        }

是不是很眼熟。。。。

执行结果：

[cn.jiguang.sdk.plugin:meizu:3.1.0, cn.jiguang.sdk.plugin:xiaomi:3.1.0, cn.jiguang.sdk.plugin:huawei:3.1.0]

### 利用Groovy模仿一个Task任务 ###

在使用`Gradle`中，可以通过声明一个`task`并添加`doLast`和`doFirst`回调，而下面就开始仿写一个类似的逻辑。关键点在于闭包和代理对象。

根据上一个例子，分为三步：

**第一步：声明代理委托对象**

static class Task {
            String config = ""
            Closure doLast = {}
            Closure doFirst = {}
    
            void doLast(Closure c) {
                doLast = c
            }
    
            void doFirst(Closure c) {
                doFirst = c
            }
            // 执行任务，只是简单打印一下配置
            void exec() {
                println(config)
            }
            // 提供一个配置选项
            void config(String text) {
                config = text
            }
        }

**第二步：声明一个以闭包作为参数的方法**

static void task(String name, Closure closure) {
            def task = new Task()
            closure.delegate = task
            // 执行闭包，实质是对task坐初始化
            closure()
            // 调用doFirst
            task.doFirst.call()
            // 调用执行方法
            task.exec()
            // 调用doLast()方法
            task.doLast.call()
        }

**第三步：使用**

static void main(String[] args) {
            task("test") {
                config("123")
                doLast {
                    println("doLast")
                }
                doFirst {
                    println("doFirst")
                }
            }
        }

在这里，有一个关键，如果闭包作为最后一个参数，那么他可以写到`()`外面。

同事，如果调用的方法的参数如果仅为一个，则可以使用空格的方式，最终如下：

task("test") {
                config "123"
                doLast {
                    println("doLast")
                }
                doFirst {
                    println("doFirst")
                }
            }

**打印结果**

doFirst
    123
    doLast