Android Java8新特性之Lambda表达式详解

1、Lambda 表达式是使用内部类来实现的?

Lambda是一个匿名函数,我们可以把Lambda表达式理解为是一段可以传递的代码(将代码像数据一样进行传递)。可以写出更简洁、更灵活的代码。作为一种更紧凑的代码风格,使Java的语言表达能力得到了提升。

Lambda表达式不是简单的匿名内部类,因为使用匿名内部类,编译器会为每一个匿名内部类创建一个类文件,而类在使用前需要加载类文件并进行验证,这个过程会影响应用的启动性能。类文件加载很可能是一个耗时的操作,若Lambda采用匿名内部类实现,会使应用内存占用增加,同时也会使Lambda表达式与匿名内部类的字节码生成机制绑定。所以Lambda表达式不是采用匿名内部类来实现。
我们通过分析下面代码:

public class Lambda {
    Function<String, Integer> f = s -> Integer.parseInt(s);
}

查看上面的类经过编译之后生成的字节码,可以看到Lambda使用了java中的动态指令,所以Lambda内部并不是使用内部类来实现的。:

aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: invokedynamic #2, 0 // InvokeDynamic
                  #0:apply:()Ljava/util/function/Function;
10: putfield #3 // Field f:Ljava/util/function/Function;
13: return

2、Lambda表达式是怎么运行的?

Lambda表达式将翻译策略推迟到运行时,主要是将表达式转成字节码invoked dynamic指令,如上面编译成的字节码,主要有以下两步:
1)生成一个invoked dynamic调用点(dynamic工厂),当Lambda表达式被调用时,会返回一个Lambda表达式转化成的函数式接口实例;
2)将lambda表达式的方法体转换成方法供invoked dynamic指令调用。
对于大多数情况下,Lambda表达式要比匿名内部类性能更优。

3、 Lambda表达式是怎么翻译成机器识别的代码?
对于Lambda表达式翻译成实际运行代码,分为对变量捕获和不对变量捕获方法,即是否需要访问外部变量。
对于下面的表达式:

public class Lambda {
    Function<String, Integer> f = s -> Integer.parseInt(s);
}

1)对于不进行变量捕获的Lambda表达式,其方法实现会被提取到一个与之具有相同签名的静态方法中,这个静态方法和Lambda表达式位同一个类上。
上面的表达式会变成:

static Integer lambda$1(String s) {
    return Integer.parseInt(s);
}

4、lambda表达式相对于匿名内部来说有什么优点?

1)连接方面,上面提到的Lambda工厂,这一步相当于匿名内部类的类加载过程,虽然预加热会消耗时间,但随着调用点连接的增加,代码被频繁调用后,性能会提升,另一方面,如果连接不频繁,Lambda工厂方法也会比匿名内部类加载快,最高可达100倍;
2)如果lambda不用捕获变量,会自动进行优化,避免基于Lambda工厂实现下额外创建对象,而匿名内部类,这一步对应的是创建外部类的实例,需要更多的内存;

5、Lambda表达式语法

  • Lambda表达式在Java语言中引入了一个新的语法元素和操作符。这个操作符为 -> , 该操作符被称为Lambda 操作符或剪头操作符。它将Lambda分为两个部分:

  • 左侧:指定了Lambda 表达式需要的所有参数

  • 右侧:指定了Lambda体,即Lambda表达式要执行的功能。

6、在android studio中使用Lambda

android {
    compileSdkVersion 29
    buildToolsVersion "29.0.0"
    defaultConfig {
        applicationId "com.lambda"
        minSdkVersion 15
        targetSdkVersion 29
        versionCode 1
        versionName "1.0"
        testInstrumentationRunner "androidx.test.runner.AndroidJUnitRunner"
    }
.....
    compileOptions {
        sourceCompatibility = '1.8'
        targetCompatibility = '1.8'
    }

}

7、 Lambda的一些常用替换写法

  /**
     * 1.无参数+语句(代码块):适用于匿名内部类中方法无参数的情况
     * 第一种方式,无参数+语句(代码块):适用于匿名内部类中方法无参数的情况
     * () -> 语句
     * 或
     * () -> {代码块}
     */
    private void lambdaNoParams() {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法无参数", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法无参数", Toast.LENGTH_SHORT).show();

            }
        }).start();
        new Thread(() -> Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法无参数() -> 语句", Toast.LENGTH_SHORT).show());

        new Thread(() -> {
            Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法无参数 () -> {代码块}", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法无参数 () -> {代码块}", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }).start();
    }

    /**
     * 第二种方式,有参数+语句:适用于匿名内部类中方法只有一个参数的情况
     * 方法参数 -> 语句
     * 或
     * 方法参数 -> {代码块}
     * Lambda 只需要一个参数时,参数的小括号可以省略
     */
    private void lambdaWithParams1() {
        mTextView.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View view) {
                Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法只有一个参数", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }
        });
        View.OnClickListener onClickListener=view->{
            Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法只有一个参数方法参数 -> {代码块}", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            Log.i(TAG, "匿名内部类中 》方法只有一个参数方法参数 -> {代码块}");
        };
        mTextView.setOnClickListener(onClickListener);

        mTextView.setOnClickListener((view) -> {
            Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法只有一个参数方法参数 -> {代码块}", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            Log.i(TAG, "匿名内部类中 》方法只有一个参数方法参数 -> {代码块}");

        });

    }


    /**
     * 第三种方式,有参数+代码块:适用于匿名内部类中方法不止一个参数的情况
     * (参数1, 参数2) -> 语句
     * 或
     * (参数1, 参数2) -> {代码块}
     *  当 Lambda 体只有一条语句时,return 与大括号可以省略
     */
    private void lambdaWithParams2() {
        mCheckBox.setOnCheckedChangeListener(new CompoundButton.OnCheckedChangeListener() {
            @Override
            public void onCheckedChanged(CompoundButton compoundButton, boolean b) {
                Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法只有一个参数", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                Log.i(TAG, "匿名内部类中 》方法只有一个参数");
            }
        });
        mCheckBox.setOnCheckedChangeListener((compoundButton,b)->{    Toast.makeText(activitContext, "匿名内部类中 》方法2个参数(参数1, 参数2) -> {代码块}", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            Log.i(TAG, "匿名内部类中 》方法2个参数(参数1, 参数2) -> {代码块}");});
    }

什么是函数式接口

  • 只包含一个抽象方法接口,称为函数式接口
  • 你可以通过 Lambda表达式来创建该接口的对象。(若Lambda 表达式抛出一个受检异常,那么该异常需要在目标接口的抽象方法上进行声明)。
  • 我们可以在任意函数式接口上使用@FunctionalInterface注解,这样做可以检查它是否是一个函数式接口,同时 javadoc也会包含一条声明,说明这个接口是一个函数式接口。
  • 自定义函数式接口

    @FunctionalInterface
    public interface StudentListener {
        public void getStudent();
    }
    //函数式接口中使用泛型
    @FunctionalInterface
    public interface StudentsListner<T> {
        public T getStudent(T t);
    }
  • 作为参数传递 Lambda 表达式

作为参数传递 Lambda 表达式:为了将 Lambda 表达式作为参数传递,接收Lambda 表达式的参数类型必须是与该 Lambda 表达式兼容的函数式接口的类型。

 public Student studentInterface(StudentsListner<Student> sl, Student student) {
        return sl.getStudent(student);
    }

    public void sss() {
        Student student = studentInterface(st -> {
            return st;
        },new Student());
    }

8、方法引用与构造器引用

  • 方法引用

当要传递给Lambda体的操作,已经有实现的方法了,可以使用方法引用!(实现抽象方法的参数列表,必须与方法引用方法的参数列表保持一致!)方法引用:使用操作符 :: 将方法名和对象或类的名字分隔开来。
如下三种主要使用情况

  • 对象 ::实例方法
  • 类 ::静态方法
  • 类 ::实例方法
     (x) -> System.out.println(x);
//        等同于
     System.out::println;

    if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.N) {
//三者等同
            BinaryOperator<Double> bo=new BinaryOperator<Double>() {
                @Override
                public Double apply(Double aDouble, Double aDouble2) {
                    return Math.pow(aDouble,aDouble2);
                }
            };
            BinaryOperator<Double> bo2=(x,y)->Math.pow(x,y);
            BinaryOperator<Double> bo3=Math::pow;
        }


注意:当需要引用方法的第一个参数是调用对象,并且第二个参数是需要引用方法的第二个参数(或无参数)时:ClassName::methodName


  • 构造器引用

格式: ClassName::new
与函数式接口相结合,自动与函数式接口中方法兼容。
可以把构造器引用赋值给定义的方法,与构造器参数列表要与接口中抽象方法的参数列表一致!

   Function<Integer, Student> function = new Function<Integer, Student>() {
            @Override
            public Student apply(Integer integer) throws Throwable {
                return new Student(integer);
            }
        };
        Function<Integer, Student> function1 = (integer) ->  new Student(integer);
        Function<Integer,Student> function2= Student::new;
        
  • 数组引用

 Function<Integer, Integer[]> fun = new Function<Integer, Integer[]>() {
            @Override
            public Integer[] apply(Integer integer) throws Throwable {
                return new Integer[integer];
            }
        };
        fun=integer -> {return new Integer[integer];
        fun=Integer[]::new;

参考文章系列

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