Java 8 习惯用语: 级联 lambda 表达式

   <p>Java 8 习惯用语</p>    <h2>级联 lambda 表达式</h2>    <p>可重用的函数有助于让代码变得非常简短，但是会不会过于简短呢？</p>    <p><img src="https://simg.open-open.com/show/f7cf25b61f495c93ce65dbc465efc9a6.jpg"></p>    <p><a href="/misc/goto?guid=4959755653868242717" rel="nofollow,noindex">Venkat Subramaniam</a></p>    <p>2017 年 11 月 29 日发布</p>    <h3>系列内容：</h3>    <h2>此内容是该系列 9 部分中的第 # 部分： Java 8 习惯用语</h2>    <p>https://www.ibm.com/developerworks/cn/library/?series_title_by=**auto**</p>    <p>敬请期待该系列的后续内容。</p>    <h2>此内容是该系列的一部分： Java 8 习惯用语</h2>    <p>敬请期待该系列的后续内容。</p>    <p><strong>关于本系列</strong></p>    <p>Java 8 是自 Java 语言诞生以来进行的一次最重大更新 — 包含了非常丰富的新功能，您可能想知道从何处开始着手了解它。在本系列中，作家兼教师 Venkat Subramaniam 提供了一种惯用的 Java 8 编程方法：这些简短的探索会激发您反思您认为理所当然的 Java 约定，同时逐步将新技术和语法集成到您的程序中。</p>    <p>在函数式编程中，函数既可以接收也可以返回其他函数。函数不再像传统的面向对象编程中一样，只是一个对象的 <em>工厂</em> 或 <em>生成器</em> ，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 <em>级联 lambda 表达式</em> ，特别值得注意的是代码非常简短。尽管此语法初看起来可能非常陌生，但它有自己的用途。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。</p>    <h2>神秘的语法</h2>    <p>您是否看到过类似这样的代码段？</p>    <pre>  <code class="language-java">x -> y -> x > y</code></pre>    <p>如果您很好奇“这到底是什么意思？”，那么您并不孤单。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从快速行驶的卡车上一件件掉下来一样。</p>    <p>幸运的是，我们不会经常看到它们，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大大减少您的受挫感。</p>    <h2>高阶函数</h2>    <p>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（已在本系列第 1 篇文章中介绍）和它们在 <em>函数分解</em> 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。</p>    <p>首先，考虑区分高阶函数与常规函数的规则：</p>    <p>常规函数</p>    <ul>     <li>可以接收对象</li>     <li>可以创建对象</li>     <li>可以返回对象</li>    </ul>    <p>高阶函数</p>    <ul>     <li>可以接收函数</li>     <li>可以创建函数</li>     <li>可以返回函数</li>    </ul>    <p>开发人员将匿名函数或 lambda 表达式传递给高阶函数，以让代码简短且富于表达。让我们看看这些高阶函数的两个示例。</p>    <h3>示例 1：一个接收函数的函数</h3>    <p>在 Java™ 中，我们使用函数接口来引用 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：</p>    <pre>  <code class="language-java">public static int totalSelectedValues(List<Integer> values,     Predicate<Integer> selector) {        return values.stream()      .filter(selector)      .reduce(0, Integer::sum);    }</code></pre>    <p>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 <em>偶数值</em> 求和，可以调用 totalSelectedValues ，如下所示：</p>    <pre>  <code class="language-java">totalSelectedValues(numbers, e -> e % 2 == 0);</code></pre>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">totalSelectedValues(numbers, Util::isEven);</code></pre>    <p>作为规则，只要一个函数接口显示为一个函数的参数的 <em>类型</em> ，您看到的就是一个高阶函数。</p>    <h3>示例 2：一个返回函数的函数</h3>    <p>函数可以接收函数、lambda 表达式或方法引用作为参数。同样地，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。</p>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">public static Predicate<Integer> createIsOdd() {    Predicate<Integer> check = (Integer number) -> number % 2 != 0;    return check;  }</code></pre>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">public static Predicate<Integer> createIsOdd() {    return number -> number % 2 != 0;  }</code></pre>    <p>这是使用的 createIsOdd 方法的一个示例：</p>    <pre>  <code class="language-java">Predicate<Integer> isOdd = createIsOdd();    isOdd.test(4);</code></pre>    <p>请注意，在 isOdd 上调用 test 会返回 false 。我们也可以在 isOdd 上使用更多值来调用 test ；它并不限于使用一次。</p>    <h2>创建可重用的函数</h2>    <p>现在您已大体了解高阶函数和如何在代码中找到它们，我们可以考虑使用它们来让代码更加简短。</p>    <p>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 <em>乘以 2</em> 。</p>    <p>可通过以下代码实现这些目的：</p>    <pre>  <code class="language-java">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());</code></pre>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">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());</code></pre>    <p>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。</p>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">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());</code></pre>    <p>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？</p>    <h2>创建和重用 lambda 表达式</h2>    <p>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。</p>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">Function<Integer, Double> sqrt = value -> Math.sqrt(value);</code></pre>    <p>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。</p>    <p>在本例中，我们希望一个 Function 创建一个 Predicate 。所以代码如下：</p>    <pre>  <code class="language-java">Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = (Integer pivot) -> {    Predicate<Integer> isGreaterThanPivot = (Integer candidate) -> {      return candidate > pivot;    };        return isGreaterThanPivot;  };</code></pre>    <p>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> 。</p>    <p>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。</p>    <p>isGreaterThan 是一个 lambda 表达式的引用，该表达式在调用时返回 <em>另一个</em> lambda 表达式 — 换言之，这里隐藏着一种 lambda 表达式级联关系。</p>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">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());</code></pre>    <p>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。</p>    <p>尽管整个过程非常简单（作为示例），但是能够抽象为一个函数对于谓词更加复杂的场景来说尤其有用。</p>    <h2>保持简短的秘诀</h2>    <p>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。</p>    <p>我们首先重构以下代码：</p>    <pre>  <code class="language-java">Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = (Integer pivot) -> {    Predicate<Integer> isGreaterThanPivot = (Integer candidate) -> {      return candidate > pivot;    };        return isGreaterThanPivot;  };</code></pre>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = (pivot) -> {    Predicate<Integer> isGreaterThanPivot = (candidate) -> {      return candidate > pivot;    };        return isGreaterThanPivot;  };</code></pre>    <p>目前，我们从代码中删除了两个单词，改进不大。</p>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = pivot -> {    return candidate -> {      return candidate > pivot;    };  };</code></pre>    <p>代码更加简短了，但是仍然看起来有些杂乱。</p>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-java">Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan = pivot -> {    return candidate -> candidate > pivot;  };</code></pre>    <p>现在可以看到，外部 lambda 表达式的主体 <em>也</em> 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：</p>    <pre>  <code class="language-java">Function<Integer, Predicate<Integer>> isGreaterThan =     pivot -> candidate -> candidate > pivot;</code></pre>    <p>现在可以看到 — 这是我们的级联 lambda 表达式。</p>    <h2>理解级联 lambda 表达式</h2>    <p>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 <em>词法范围</em> 或 <em>定义范围</em> 。</p>    <p>级联 lambda 表达式对于编写它的人非常有意义。但是对于读者呢？</p>    <p>看到一个只有一个向右箭头 ( -> ) 的 lambda 表达式时，您应该知道您看到的是一个匿名函数，它接受参数（可能是空的）并执行一个操作或返回一个结果值。</p>    <p>看到一个包含两个向右箭头 ( -> ) 的 lambda 表达式时，您看到的也是一个匿名函数，但它接受参数（可能是空的）并返回另一个 lambda 表达式。返回的 lambda 表达式可以接受它自己的参数或者可能是空的。它可以执行一个操作或返回一个值。它甚至可以返回另一个 lambda 表达式，但这通常有点大材小用，最好避免。</p>    <p>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。</p>    <h2>结束语</h2>    <p>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。这种代码非常简短，但可能在最初遇到时非常难以理解。但是，一旦您学会识别这种函数式语法，理解和掌握它就会变得容易得多。</p>    <p> </p>    <p>来自：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-java8idioms9/index.html?ca=drs-</p>    <p> </p>