关键词:
主要内容
- 自定义函数式接口
- 函数式编程
- 常用函数式接口
- Stream流
- 方法引用
学习目标
- 能够使用@FunctionalInterface注解
- 能够自定义无参无返回函数式接口
- 能够自定义有参有返回函数式接口
- 能够理解Lambda延迟执行的特点
- 能够使用Lambda作为方法的参数
- 能够使用Lambda作为方法的返回值
- 能够使用Supplier函数式接口
- 能够使用Consumer函数式接口
- 能够使用Function<T, R>函数式接口
- 能够使用Predicate函数式接口
- 能够理解流与集合相比的优点
- 能够理解流的延迟执行特点
- 能够通过集合、映射或数组获取流
- 能够掌握常用的流操作
- 能够使用输出语句的方法引用
- 能够通过4种方式使用方法引用
- 能够使用类和数组的构造器引用
第一章 函数式接口
1.1 概念
函数式接口在Java中是指:有且仅有一个抽象方法的接口。
函数式接口,即适用于函数式编程场景的接口。而Java中的函数式编程体现就是Lambda,所以函数式接口就是可以适用于Lambda使用的接口。只有确保接口中有且仅有一个抽象方法,Java中的Lambda才能顺利地进行推导。
备注:“语法糖”是指使用更加方便,但是原理不变的代码语法。例如在遍历集合时使用的for-each语法,其实底层的实现原理仍然是迭代器,这便是“语法糖”。从应用层面来讲,Java中的Lambda可以被当做是匿名内部类的“语法糖”,但是二者在原理上是不同的。
1.2 格式
只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可:
修饰符 interface 接口名称
public abstract 返回值类型 方法名称(可选参数信息);
// 其他非抽象方法内容
由于接口当中抽象方法的public abstract
是可以省略的,所以定义一个函数式接口很简单:
public interface MyFunctionalInterface
void myMethod();
1.3 @FunctionalInterface注解
与@Override
注解的作用类似,Java 8中专门为函数式接口引入了一个新的注解:@FunctionalInterface
。该注解可用于一个接口的定义上:
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface
void myMethod();
一旦使用该注解来定义接口,编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法,否则将会报错。需要注意的是,即使不使用该注解,只要满足函数式接口的定义,这仍然是一个函数式接口,使用起来都一样。
1.4 自定义函数式接口
对于刚刚定义好的MyFunctionalInterface
函数式接口,典型使用场景就是作为方法的参数:
public class Demo09FunctionalInterface
// 使用自定义的函数式接口作为方法参数
private static void doSomething(MyFunctionalInterface inter)
inter.myMethod(); // 调用自定义的函数式接口方法
public static void main(String[] args)
// 调用使用函数式接口的方法
doSomething(() -> System.out.println("Lambda执行啦!"));
第二章 函数式编程
在兼顾面向对象特性的基础上,Java语言通过Lambda表达式与方法引用等,为开发者打开了函数式编程的大门。下面我们做一个初探。
2.1 Lambda的延迟执行
有些场景的代码执行后,结果不一定会被使用,从而造成性能浪费。而Lambda表达式是延迟执行的,这正好可以作为解决方案,提升性能。
性能浪费的日志案例
注:日志可以帮助我们快速的定位问题,记录程序运行过程中的情况,以便项目的监控和优化。
一种典型的场景就是对参数进行有条件使用,例如对日志消息进行拼接后,在满足条件的情况下进行打印输出:
public class Demo01Logger
private static void log(int level, String msg)
if (level == 1)
System.out.println(msg);
public static void main(String[] args)
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "Java";
log(1, msgA + msgB + msgC);
这段代码存在问题:无论级别是否满足要求,作为log
方法的第二个参数,三个字符串一定会首先被拼接并传入方法内,然后才会进行级别判断。如果级别不符合要求,那么字符串的拼接操作就白做了,存在性能浪费。
备注:SLF4J是应用非常广泛的日志框架,它在记录日志时为了解决这种性能浪费的问题,并不推荐首先进行字符串的拼接,而是将字符串的若干部分作为可变参数传入方法中,仅在日志级别满足要求的情况下才会进行字符串拼接。例如:
LOGGER.debug("变量的取值为。", "os", "macOS")
,其中的大括号为占位符。如果满足日志级别要求,则会将“os”和“macOS”两个字符串依次拼接到大括号的位置;否则不会进行字符串拼接。这也是一种可行解决方案,但Lambda可以做到更好。
体验Lambda的更优写法
使用Lambda必然需要一个函数式接口:
@FunctionalInterface
public interface MessageBuilder
String buildMessage();
然后对log
方法进行改造:
public class Demo02LoggerLambda
private static void log(int level, MessageBuilder builder)
if (level == 1)
System.out.println(builder.buildMessage());
public static void main(String[] args)
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "Java";
log(1, () -> msgA + msgB + msgC );
这样一来,只有当级别满足要求的时候,才会进行三个字符串的拼接;否则三个字符串将不会进行拼接。
证明Lambda的延迟
下面的代码可以通过结果进行验证:
public class Demo03LoggerDelay
private static void log(int level, MessageBuilder builder)
if (level == 1)
System.out.println(builder.buildMessage());
public static void main(String[] args)
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "Java";
log(2, () ->
System.out.println("Lambda执行!");
return msgA + msgB + msgC;
);
从结果中可以看出,在不符合级别要求的情况下,Lambda将不会执行。从而达到节省性能的效果。
扩展:实际上使用内部类也可以达到同样的效果,只是将代码操作延迟到了另外一个对象当中通过调用方法来完成。而是否调用其所在方法是在条件判断之后才执行的。
2.2 使用Lambda作为参数和返回值
如果抛开实现原理不说,Java中的Lambda表达式可以被当作是匿名内部类的替代品。如果方法的参数是一个函数式接口类型,那么就可以使用Lambda表达式进行替代。使用Lambda表达式作为方法参数,其实就是使用函数式接口作为方法参数。
例如java.lang.Runnable
接口就是一个函数式接口,假设有一个startThread
方法使用该接口作为参数,那么就可以使用Lambda进行传参。这种情况其实和Thread
类的构造方法参数为Runnable
没有本质区别。
public class Demo04Runnable
private static void startThread(Runnable task)
new Thread(task).start();
public static void main(String[] args)
startThread(() -> System.out.println("线程任务执行!"));
类似地,如果一个方法的返回值类型是一个函数式接口,那么就可以直接返回一个Lambda表达式。当需要通过一个方法来获取一个java.util.Comparator
接口类型的对象作为排序器时,就可以调该方法获取。
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
public class Demo06Comparator
private static Comparator<String> newComparator()
return (a, b) -> b.length() - a.length();
public static void main(String[] args)
String[] array = "abc", "ab", "abcd" ;
System.out.println(Arrays.toString(array));
Arrays.sort(array, newComparator());
System.out.println(Arrays.toString(array));
其中直接return一个Lambda表达式即可。
第三章 常用函数式接口
JDK提供了大量常用的函数式接口以丰富Lambda的典型使用场景,它们主要在java.util.function
包中被提供。下面是最简单的几个接口及使用示例。
3.1 Supplier接口
java.util.function.Supplier<T>
接口仅包含一个无参的方法:T get()
。用来获取一个泛型参数指定类型的对象数据。由于这是一个函数式接口,这也就意味着对应的Lambda表达式需要“对外提供”一个符合泛型类型的对象数据。
import java.util.function.Supplier;
public class Demo08Supplier
private static String getString(Supplier<String> function)
return function.get();
public static void main(String[] args)
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
System.out.println(getString(() -> msgA + msgB));
练习:求数组元素最大值
题目
使用Supplier
接口作为方法参数类型,通过Lambda表达式求出int数组中的最大值。提示:接口的泛型请使用java.lang.Integer
类。
解答
public class Demo02Test
//定一个方法,方法的参数传递Supplier,泛型使用Integer
public static int getMax(Supplier<Integer> sup)
return sup.get();
public static void main(String[] args)
int arr[] = 2,3,4,52,333,23;
//调用getMax方法,参数传递Lambda
int maxNum = getMax(()->
//计算数组的最大值
int max = arr[0];
for(int i : arr)
if(i>max)
max = i;
return max;
);
System.out.println(maxNum);
3.3 Consumer接口
java.util.function.Consumer<T>
接口则正好与Supplier接口相反,它不是生产一个数据,而是消费一个数据,其数据类型由泛型决定。
抽象方法:accept
Consumer
接口中包含抽象方法void accept(T t)
,意为消费一个指定泛型的数据。基本使用如:
import java.util.function.Consumer;
public class Demo09Consumer
private static void consumeString(Consumer<String> function)
function.accept("Hello");
public static void main(String[] args)
consumeString(s -> System.out.println(s));
当然,更好的写法是使用方法引用。
默认方法:andThen
如果一个方法的参数和返回值全都是Consumer
类型,那么就可以实现效果:消费数据的时候,首先做一个操作,然后再做一个操作,实现组合。而这个方法就是Consumer
接口中的default方法andThen
。下面是JDK的源代码:
default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after)
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> accept(t); after.accept(t); ;
备注:java.util.Objects
的requireNonNull
静态方法将会在参数为null时主动抛出NullPointerException
异常。这省去了重复编写if语句和抛出空指针异常的麻烦。
要想实现组合,需要两个或多个Lambda表达式即可,而andThen
的语义正是“一步接一步”操作。例如两个步骤组合的情况:
import java.util.function.Consumer;
public class Demo10ConsumerAndThen
private static void consumeString(Consumer<String> one, Consumer<String> two)
one.andThen(two).accept("Hello");
public static void main(String[] args)
consumeString(
s -> System.out.println(s.toUpperCase()),
s -> System.out.println(s.toLowerCase()));
运行结果将会首先打印完全大写的HELLO,然后打印完全小写的hello。当然,通过链式写法可以实现更多步骤的组合。
3.4 练习:格式化打印信息
题目
下面的字符串数组当中存有多条信息,请按照格式“姓名:XX。性别:XX。
”的格式将信息打印出来。要求将打印姓名的动作作为第一个Consumer
接口的Lambda实例,将打印性别的动作作为第二个Consumer
接口的Lambda实例,将两个Consumer
接口按照顺序“拼接”到一起。
public static void main(String[] args)
String[] array = "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" ;
解答
import java.util.function.Consumer;
public class DemoConsumer
public static void main(String[] args)
String[] array = "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" ;
printInfo(s -> System.out.print("姓名:" + s.split(",")[0]),
s -> System.out.println("。性别:" + s.split(",")[1] + "。"),
array);
private static void printInfo(Consumer<String> one, Consumer<String> two, String[] array)
for (String info : array)
one.andThen(two).accept(info); // 姓名:迪丽热巴。性别:女。
3.5 Predicate接口
有时候我们需要对某种类型的数据进行判断,从而得到一个boolean值结果。这时可以使用java.util.function.Predicate<T>
接口。
抽象方法:test
Predicate
接口中包含一个抽象方法:boolean test(T t)
。用于条件判断的场景:
import java.util.function.Predicate;
public class Demo15PredicateTest
private static void method(Predicate<String> predicate)
boolean veryLong = predicate.test("HelloWorld");
System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong);
public static void main(String[] args)
method(s -> s.length() > 5);
条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑,此处为只要字符串长度大于5则认为很长。
默认方法:and
既然是条件判断,就会存在与、或、非三种常见的逻辑关系。其中将两个Predicate
条件使用“与”逻辑连接起来实现“并且”的效果时,可以使用default方法and
。其JDK源码为:
default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other)
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) && other.test(t);
如果要判断一个字符串既要包含大写“H”,又要包含大写“W”,那么:
import java.util.function.Predicate;
public class Demo16PredicateAnd
private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two)
boolean isValid = one.and(two).test("Helloworld");
System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid);
public static void main(String[] args)
method(s -> s.contains("H"), s -> s.contains("W"));
默认方法:or
与and
的“与”类似,默认方法or
实现逻辑关系中的“或”。JDK源码为:
default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other)
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) || other.test(t);
如果希望实现逻辑“字符串包含大写H或者包含大写W”,那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可,其他都不变:
import java.util.function.Predicate;
public class Demo16PredicateAnd
private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two)
boolean isValid = one.or(two).test("Helloworld");
System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid);
public static void main(String[] args)
method(s -> s.contains("H"), s -> s.contains("W"));
默认方法:negate
“与”、“或”已经了解了,剩下的“非”(取反)也会简单。默认方法negate
的JDK源代码为:
default Predicate<T> negate()
return (t) -> !test(t);
从实现中很容易看出,它是执行了test方法之后,对结果boolean值进行“!”取反而已。一定要在test
方法调用之前调用negate
方法,正如and
和or
方法一样:
import java.util.function.Predicate;
public class Demo17PredicateNegate
private static void method(Predicate<String> predicate)
boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWorld");
System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong);
public static void main(String[] args)
method(s -> s.length() < 5);
3.6 练习:集合信息筛选
题目
数组当中有多条“姓名+性别”的信息如下,请通过Predicate接口的拼装将符合要求的字符串筛选到集合ArrayList中,需要同时满足两个条件:
- 必须为女生。
姓名为4个字。
public class DemoPredicate
public static void main(String[] args)
String[] array = "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" ;
解答
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;
public class DemoPredicate
public static void main(String[] args)
String[] array = "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" ;
List<String> list = filter(array,
s -> "女".equals(s.split(",")[1]),
s -> s.split(",")[0].length() == 4);
System.out.println(list);
private static List<String> filter(String[] array, Predicate<String> one,
Predicate<String> two)
List<String> list = new ArrayList<>();
for (String info : array)
if (one.and(two).test(info))
list.add(info);
return list;
3.7 Function接口
java.util.function.Function<T,R>
接口用来根据一个类型的数据得到另一个类型的数据,前者称为前置条件,后者称为后置条件。
抽象方法:apply
Function
接口中最主要的抽象方法为:R apply(T t)
,根据类型T的参数获取类型R的结果。
使用的场景例如:将String
类型转换为Integer
类型。
import java.util.function.Function;
public class Demo11FunctionApply
private static void method(Function<String, Integer> function)
int num = function.apply("10");
System.out.println(num + 20);
public static void main(String[] args)
method(s -> Integer.parseInt(s));
当然,最好是通过方法引用的写法。
默认方法:andThen
Function
接口中有一个默认的andThen
方法,用来进行组合操作。JDK源代码如:
default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after)
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> after.apply(apply(t));
该方法同样用于“先做什么,再做什么”的场景,和Consumer
中的andThen
差不多:
import java.util.function.Function;
public class Demo12FunctionAndThen
private static void method(Function<String, Integer> one, Function<Integer, Integer> two)
int num = one.andThen(two).apply("10");
System.out.println(num + 20);
public static void main(String[] args)
method(str->Integer.parseInt(str)+10, i -> i *= 10);
第一个操作是将字符串解析成为int数字,第二个操作是乘以10。两个操作通过andThen按照前后顺序组合到了一起。
请注意,Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。
3.8 练习:自定义函数模型拼接
题目
请使用Function进行函数模型的拼接,按照顺序需要执行的多个函数操作为:
String str = "赵丽颖,20";
- 将字符串截取数字年龄部分,得到字符串;
- 将上一步的字符串转换成为int类型的数字;
- 将上一步的int数字累加100,得到结果int数字。
解答
import java.util.function.Function;
public class DemoFunction
public static void main(String[] args)
String str = "赵丽颖,20";
int age = getAgeNum(str, s -> s.split(",")[1],
s ->Integer.parseInt(s),
n -> n += 100);
System.out.println(age);
private static int getAgeNum(String str, Function<String, String> one,
Function<String, Integer> two,
Function<Integer, Integer> three)
return one.andThen(two).andThen(three).apply(str);
第四章 Stream流
说到Stream便容易想到I/O Stream,而实际上,谁规定“流”就一定是“IO流”呢?在Java 8中,得益于Lambda所带来的函数式编程,引入了一个全新的Stream概念,用于解决已有集合类库既有的弊端。
4.1 引言
传统集合的多步遍历代码
几乎所有的集合(如Collection
接口或Map
接口等)都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元素进行操作的时候,除了必需的添加、删除、获取外,最典型的就是集合遍历。例如:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo01ForEach
public static void main(String[] args)
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
for (String name : list)
System.out.println(name);
这是一段非常简单的集合遍历操作:对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。
循环遍历的弊端
Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么(What),而不是怎么做(How),这点此前已经结合内部类进行了对比说明。现在,我们仔细体会一下上例代码,可以发现:
- for循环的语法就是“怎么做”
- for循环的循环体才是“做什么”
为什么使用循环?因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗?遍历是指每一个元素逐一进行处理,而并不是从第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的,后者是方式。
试想一下,如果希望对集合中的元素进行筛选过滤:
- 将集合A根据条件一过滤为子集B;
- 然后再根据条件二过滤为子集C。
那怎么办?在Java 8之前的做法可能为:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo02NormalFilter
public static void main(String[] args)
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
List<String> zhangList = new ArrayList<>();
for (String name : list)
if (name.startsWith("张"))
zhangList.add(name);
List<String> shortList = new ArrayList<>();
for (String name : zhangList)
if (name.length() == 3)
shortList.add(name);
for (String name : shortList)
System.out.println(name);
这段代码中含有三个循环,每一个作用不同:
- 首先筛选所有姓张的人;
- 然后筛选名字有三个字的人;
- 最后进行对结果进行打印输出。
每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候,总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么?不是。循环是做事情的方式,而不是目的。另一方面,使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历,只能再使用另一个循环从头开始。
Stream的更优写法
下面来看一下借助Java 8的Stream API,什么才叫优雅:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo03StreamFilter
public static void main(String[] args)
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
list.stream()
.filter(s -> s.startsWith("张"))
.filter(s -> s.length() == 3)
.forEach(System.out::println);
直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义:获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。代码中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历,我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。
4.2 流式思想概述
注意:请暂时忘记对传统IO流的固有印象!
整体来看,流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。
当需要对多个元素进行操作(特别是多步操作)的时候,考虑到性能及便利性,我们应该首先拼好一个“模型”步骤方案,然后再按照方案去执行它。
这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作,这是一种集合元素的处理方案,而方案就是一种“函数模型”。图中的每一个方框都是一个“流”,调用指定的方法,可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字3是最终结果。
这里的filter
、map
、skip
都是在对函数模型进行操作,集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法count
执行的时候,整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于Lambda的延迟执行特性。
备注:“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型,它并不是集合,也不是数据结构,其本身并不存储任何元素(或其地址值)。
Stream(流)是一个来自数据源的元素队列
- 元素是特定类型的对象,形成一个队列。 Java中的Stream并不会存储元素,而是按需计算。
- 数据源 流的来源。 可以是集合,数组 等。
和以前的Collection操作不同, Stream操作还有两个基础的特征:
- Pipelining: 中间操作都会返回流对象本身。 这样多个操作可以串联成一个管道, 如同流式风格(fluent style)。 这样做可以对操作进行优化, 比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。
- 内部迭代: 以前对集合遍历都是通过Iterator或者增强for的方式, 显式的在集合外部进行迭代, 这叫做外部迭代。 Stream提供了内部迭代的方式,流可以直接调用遍历方法。
当使用一个流的时候,通常包括三个基本步骤:获取一个数据源(source)→ 数据转换→执行操作获取想要的结果,每次转换原有 Stream 对象不改变,返回一个新的 Stream 对象(可以有多次转换),这就允许对其操作可以像链条一样排列,变成一个管道。
4.3 获取流
java.util.stream.Stream<T>
是Java 8新加入的最常用的流接口。(这并不是一个函数式接口。)
获取一个流非常简单,有以下几种常用的方式:
- 所有的
Collection
集合都可以通过stream
默认方法获取流; Stream
接口的静态方法of
可以获取数组对应的流。
根据Collection获取流
首先,java.util.Collection
接口中加入了default方法stream
用来获取流,所以其所有实现类均可获取流。
import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo04GetStream
public static void main(String[] args)
List<String> list = new ArrayList<>();
// ...
Stream<String> stream1 = list.stream();
Set<String> set = new HashSet<>();
// ...
Stream<String> stream2 = set.stream();
Vector<String> vector = new Vector<>();
// ...
Stream<String> stream3 = vector.stream();
根据Map获取流
java.util.Map
接口不是Collection
的子接口,且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征,所以获取对应的流需要分key、value或entry等情况:
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo05GetStream
public static void main(String[] args)
Map<String, String> map = new HashMap<>();
// ...
Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
Stream<String> valueStream = map.values().stream();
Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
根据数组获取流
如果使用的不是集合或映射而是数组,由于数组对象不可能添加默认方法,所以Stream
接口中提供了静态方法of
,使用很简单:
import java.util.stream.Stream;
public class Demo06GetStream
public static void main(String[] args)
String[] array = "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" ;
Stream<String> stream = Stream.of(array);
备注:
of
方法的参数其实是一个可变参数,所以支持数组。
4.4 常用方法
流模型的操作很丰富,这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种:
延迟方法:返回值类型仍然是
Stream
接口自身类型的方法,因此支持链式调用。(除了终结方法外,其余方法均为延迟方法。)终结方法:返回值类型不再是
Stream
接口自身类型的方法,因此不再支持类似StringBuilder
那样的链式调用。本小节中,终结方法包括count
和forEach
方法。
备注:本小节之外的更多方法,请自行参考API文档。
逐一处理:forEach
虽然方法名字叫forEach
,但是与for循环中的“for-each”昵称不同。
void forEach(Consumer<? super T> action);
该方法接收一个Consumer
接口函数,会将每一个流元素交给该函数进行处理。
复习Consumer接口
java.util.function.Consumer<T>接口是一个消费型接口。
Consumer接口中包含抽象方法void accept(T t),意为消费一个指定泛型的数据。
基本使用:
import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamForEach
public static void main(String[] args)
Stream<String> stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
stream.forEach(name-> System.out.println(name));
过滤:filter
可以通过filter
方法将一个流转换成另一个子集流。方法签名:
Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
该接口接收一个Predicate
函数式接口参数(可以是一个Lambda或方法引用)作为筛选条件。
复习Predicate接口
在上面我们已经学习过java.util.stream.Predicate
函数式接口,其中唯一的抽象方法为:
boolean test(T t);
该方法将会产生一个boolean值结果,代表指定的条件是否满足。如果结果为true,那么Stream流的filter
方法将会留用元素;如果结果为false,那么filter
方法将会舍弃元素。
基本使用
Stream流中的filter
方法基本使用的代码如:
import java.util.stream.Stream;
public class Demo07StreamFilter
public static void main(String[] args)
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));
在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件:必须姓张。
映射:map
如果需要将流中的元素映射到另一个流中,可以使用map
方法。方法签名:
<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);
该接口需要一个Function
函数式接口参数,可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型的流。
复习Function接口
在上面我们已经学习过java.util.stream.Function函数式接口,其中唯一的抽象方法为:
R apply(T t);
这可以将一种T类型转换成为R类型,而这种转换的动作,就称为“映射”。
基本使用
Stream流中的map
方法基本使用的代码如:
import java.util.stream.Stream;
public class Demo08StreamMap
public static void main(String[] args)
Stream<String> original = Stream.of("10", "12", "18");
Stream<Integer> result = original.map(str->Integer.parseInt(str));
这段代码中,map
方法的参数通过方法引用,将字符串类型转换成为了int类型(并自动装箱为Integer
类对象)。
统计个数:count
正如旧集合Collection
当中的size
方法一样,流提供count
方法来数一数其中的元素个数:
long count();
该方法返回一个long值代表元素个数(不再像旧集合那样是int值)。基本使用:
import java.util.stream.Stream;
public class Demo09StreamCount
public static void main(String[] args)
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));
System.out.println(result.count()); // 2
取用前几个:limit
limit
方法可以对流进行截取,只取用前n个。方法签名:
Stream<T> limit(long maxSize);
参数是一个long型,如果集合当前长度大于参数则进行截取;否则不进行操作。基本使用:
import java.util.stream.Stream;
public class Demo10StreamLimit
public static void main(String[] args)
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.limit(2);
System.out.println(result.count()); // 2
跳过前几个:skip
如果希望跳过前几个元素,可以使用skip
方法获取一个截取之后的新流:
Stream<T> skip(long n);
如果流的当前长度大于n,则跳过前n个;否则将会得到一个长度为0的空流。基本使用:
import java.util.stream.Stream;
public class Demo11StreamSkip
public static void main(String[] args)
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.skip(2);
System.out.println(result.count()); // 1
组合:concat
如果有两个流,希望合并成为一个流,那么可以使用Stream
接口的静态方法concat
:
static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)
备注:这是一个静态方法,与
java.lang.String
当中的concat
方法是不同的。
该方法的基本使用代码如:
import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamConcat
public static void main(String[] args)
Stream<String> streamA = Stream.of("张无忌");
Stream<String> streamB = Stream.of("张翠山");
Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);
4.5 练习:集合元素处理(传统方式)
题目
现在有两个ArrayList
集合存储队伍当中的多个成员姓名,要求使用传统的for循环(或增强for循环)依次进行以下若干操作步骤:
- 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名;存储到一个新集合中。
- 第一个队伍筛选之后只要前3个人;存储到一个新集合中。
- 第二个队伍只要姓张的成员姓名;存储到一个新集合中。
- 第二个队伍筛选之后不要前2个人;存储到一个新集合中。
- 将两个队伍合并为一个队伍;存储到一个新集合中。
- 根据姓名创建Person对象;存储到一个新集合中。
- 打印整个队伍的Person对象信息。
两个队伍(集合)的代码如下:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class DemoArrayListNames
public static void main(String[] args)
//第一支队伍
ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
one.add("迪丽热巴");
one.add("宋远桥");
one.add("苏星河");
one.add("石破天");
one.add("石中玉");
one.add("老子");
one.add("庄子");
one.add("洪七公");
//第二支队伍
ArrayList<String> two = new ArrayList<>();
two.add("古力娜扎");
two.add("张无忌");
two.add("赵丽颖");
two.add("张三丰");
two.add("尼古拉斯赵四");
two.add("张天爱");
two.add("张二狗");
// ....
而Person
类的代码为:
public class Person
private String name;
public Person()
public Person(String name)
this.name = name;
@Override
public String toString()
return "Personname='" + name + "'";
public String getName()
return name;
public void setName(String name)
this.name = name;
解答
既然使用传统的for循环写法,那么:
public class DemoArrayListNames
public static void main(String[] args)
List<String> one = new ArrayList<>();
// ...
List<String> two = new ArrayList<>();
// ...
// 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名;
List<String> oneA = new ArrayList<>();
for (String name : one)
if (name.length() == 3)
oneA.add(name);
// 第一个队伍筛选之后只要前3个人;
List<String> oneB = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 3; i++)
oneB.add(oneA.get(i));
// 第二个队伍只要姓张的成员姓名;
List<String> twoA = new ArrayList<>();
for (String name : two)
if (name.startsWith("张"))
twoA.add(name);
// 第二个队伍筛选之后不要前2个人;
List<String> twoB = new ArrayList<>();
for (int i = 2; i < twoA.size(); i++)
twoB.add(twoA.get(i));
// 将两个队伍合并为一个队伍;
List<String> totalNames = new ArrayList<>();
totalNames.addAll(oneB);
totalNames.addAll(twoB);
// 根据姓名创建Person对象;
List<Person> totalPersonList = new ArrayList<>();
for (String name : totalNames)
totalPersonList.add(new Person(name));
// 打印整个队伍的Person对象信息。
for (Person person : totalPersonList)
System.out.println(person);
运行结果为:
Personname='宋远桥'
Personname='苏星河'
Personname='石破天'
Personname='张天爱'
Personname='张二狗'
4.6 练习:集合元素处理(Stream方式)
题目
将上一题当中的传统for循环写法更换为Stream流式处理方式。两个集合的初始内容不变,Person类的定义也不变。
解答
等效的Stream流式处理代码为:
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
public class DemoStreamNames
public static void main(String[] args)
List<String> one = new ArrayList<>();
// ...
List<String> two = new ArrayList<>();
// ...
// 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名;
// 第一个队伍筛选之后只要前3个人;
Stream<String> streamOne = one.stream().filter(s -> s.length() == 3).limit(3);
// 第二个队伍只要姓张的成员姓名;
// 第二个队伍筛选之后不要前2个人;
Stream<String> streamTwo = two.stream().filter(s -> s.startsWith("张")).skip(2);
// 将两个队伍合并为一个队伍;
// 根据姓名创建Person对象;
// 打印整个队伍的Person对象信息。
Stream.concat(streamOne, streamTwo).map(Person::new).forEach(System.out::println);
运行效果完全一样:
Personname='宋远桥'
Personname='苏星河'
Personname='石破天'
Personname='张天爱'
Personname='张二狗'
双冒号(::)运算符在Java 8中被用作方法引用(method reference),方法引用是与lambda表达式相关的一个重要特性。它提供了一种不执行方法的方法。在下面详细介绍。
第五章 方法引用
在使用Lambda表达式的时候,我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案:拿什么参数做什么操作。那么考虑一种情况:如果我们在Lambda中所指定的操作方案,已经有地方存在相同方案,那是否还有必要再写重复逻辑?
5.1 冗余的Lambda场景
来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式:
@FunctionalInterface
public interface Printable
void print(String str);
在Printable
接口当中唯一的抽象方法print
接收一个字符串参数,目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda来使用它的代码很简单:
public class Demo01PrintSimple
private static void printString(Printable data)
data.print("Hello, World!");
public static void main(String[] args)
printString(s -> System.out.println(s));
其中printString
方法只管调用Printable
接口的print
方法,而并不管print
方法的具体实现逻辑会将字符串打印到什么地方去。而main
方法通过Lambda表达式指定了函数式接口Printable
的具体操作方案为:拿到String(类型可推导,所以可省略)数据后,在控制台中输出它。
5.2 问题分析
这段代码的问题在于,对字符串进行控制台打印输出的操作方案,明明已经有了现成的实现,那就是System.out
对象中的println(String)
方法。既然Lambda希望做的事情就是调用println(String)
方法,那何必自己手动调用呢?
5.3 用方法引用改进代码
能否省去Lambda的语法格式(尽管它已经相当简洁)呢?只要“引用”过去就好了:
public class Demo02PrintRef
private static void printString(Printable data)
data.print("Hello, World!");
public static void main(String[] args)
printString(System.out::println);
其中的双冒号::
写法,这被称为“方法引用”,而双冒号是一种新的语法。
5.4 方法引用符
双冒号::
为引用运算符,而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中,那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。
语义分析
例如上例中,System.out
对象中有一个重载的println(String)
方法恰好就是我们所需要的。那么对于printString
方法的函数式接口参数,对比下面两种写法,完全等效:
- Lambda表达式写法:
s -> System.out.println(s)
- 方法引用写法:
System.out::println
第一种语义是指:拿到参数之后经Lambda之手,继而传递给System.out.println
方法去处理。
第二种等效写法的语义是指:直接让System.out
中的println
方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一样,而第二种方法引用的写法复用了已有方案,更加简洁。
注:Lambda 中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常
推导与省略
如果使用Lambda,那么根据“可推导就是可省略”的原则,无需指定参数类型,也无需指定的重载形式——它们都将被自动推导。而如果使用方法引用,也是同样可以根据上下文进行推导。
函数式接口是Lambda的基础,而方法引用是Lambda的孪生兄弟。
下面这段代码将会调用println
方法的不同重载形式,将函数式接口改为int类型的参数:
@FunctionalInterface
public interface PrintableInteger
void print(int str);
由于上下文变了之后可以自动推导出唯一对应的匹配重载,所以方法引用没有任何变化:
public class Demo03PrintOverload
private static void printInteger(PrintableInteger data)
data.print(1024);
public static void main(String[] args)
printInteger(System.out::println);
这次方法引用将会自动匹配到println(int)
的重载形式。
5.5 通过对象名引用成员方法
这是最常见的一种用法,与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法:
public class MethodRefObject
public void printUpperCase(String str)
System.out.println(str.toUpperCase());
函数式接口仍然定义为:
@FunctionalInterface
public interface Printable
void print(String str);
那么当需要使用这个printUpperCase
成员方法来替代Printable
接口的Lambda的时候,已经具有了MethodRefObject
类的对象实例,则可以通过对象名引用成员方法,代码为:
public class Demo04MethodRef
private static void printString(Printable lambda)
lambda.print("Hello");
public static void main(String[] args)
MethodRefObject obj = new MethodRefObject();
printString(obj::printUpperCase);
5.6 通过类名称引用静态方法
由于在java.lang.Math
类中已经存在了静态方法abs
,所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时,有两种写法。首先是函数式接口:
@FunctionalInterface
public interface Calcable
int calc(int num);
第一种写法是使用Lambda表达式:
public class Demo05Lambda
private static void method(int num, Calcable lambda)
System.out.println(lambda.calc(num));
public static void main(String[] args)
method(-10, n -> Math.abs(n));
但是使用方法引用的更好写法是:
public class Demo06MethodRef
private static void method(int num, Calcable lambda)
System.out.println(lambda.calc(num));
public static void main(String[] args)
method(-10, Math::abs);
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
- Lambda表达式:
n -> Math.abs(n)
- 方法引用:
Math::abs
5.7 通过super引用成员方法
如果存在继承关系,当Lambda中需要出现super调用时,也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口:
@FunctionalInterface
public interface Greetable
void greet();
然后是父类Human
的内容:
public class Human
public void sayHello()
System.out.println("Hello!");
最后是子类Man
的内容,其中使用了Lambda的写法:
public class Man extends Human
@Override
public void sayHello()
System.out.println("大家好,我是Man!");
//定义方法method,参数传递Greetable接口
public void method(Greetable g)
g.greet();
public void show()
//调用method方法,使用Lambda表达式
method(()->
//创建Human对象,调用sayHello方法
new Human().sayHello();
);
//简化Lambda
method(()->new Human().sayHello());
//使用super关键字代替父类对象
method(()->super.sayHello());
但是如果使用方法引用来调用父类中的sayHello
方法会更好,例如另一个子类Woman
:
public class Man extends Human
@Override
public void sayHello()
System.out.println("大家好,我是Man!");
//定义方法method,参数传递Greetable接口
public void method(Greetable g)
g.greet();
public void show()
method(super::sayHello);
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
- Lambda表达式:
() -> super.sayHello()
- 方法引用:
super::sayHello
5.8 通过this引用成员方法
this代表当前对象,如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法,那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方法引用。首先是简单的函数式接口:
@FunctionalInterface
public interface Richable
void buy();
下面是一个丈夫Husband
类:
public class Husband
private void marry(Richable lambda)
lambda.buy();
public void beHappy()
marry(() -> System.out.println("买套房子"));
开心方法beHappy
调用了结婚方法marry
,后者的参数为函数式接口Richable
,所以需要一个Lambda表达式。但是如果这个Lambda表达式的内容已经在本类当中存在了,则可以对Husband
丈夫类进行修改:
public class Husband
private void buyHouse()
System.out.println("买套房子");
private void marry(Richable lambda)
lambda.buy();
public void beHappy()
marry(() -> this.buyHouse());
如果希望取消掉Lambda表达式,用方法引用进行替换,则更好的写法为:
public class Husband
private void buyHouse()
System.out.println("买套房子");
private void marry(Richable lambda)
lambda.buy();
public void beHappy()
marry(this::buyHouse);
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
- Lambda表达式:
() -> this.buyHouse()
- 方法引用:
this::buyHouse
5.9 类的构造器引用
由于构造器的名称与类名完全一样,并不固定。所以构造器引用使用类名称::new
的格式表示。首先是一个简单的Person
类:
public class Person
private String name;
public Person(String name)
this.name = name;
public String getName()
return name;
public void setName(String name)
this.name = name;
然后是用来创建Person
对象的函数式接口:
public interface PersonBuilder
Person buildPerson(String name);
要使用这个函数式接口,可以通过Lambda表达式:
public class Demo09Lambda
public static void printName(String name, PersonBuilder builder)
System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
public static void main(String[] args)
printName("赵丽颖", name -> new Person(name));
但是通过构造器引用,有更好的写法:
public class Demo10ConstructorRef
public static void printName(String name, PersonBuilder builder)
System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
public static void main(String[] args)
printName("赵丽颖", Person::new);
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
- Lambda表达式:
name -> new Person(name)
- 方法引用:
Person::new
5.10 数组的构造器引用
数组也是Object
的子类对象,所以同样具有构造器,只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时,需要一个函数式接口:
@FunctionalInterface
public interface ArrayBuilder
int[] buildArray(int length);
在应用该接口的时候,可以通过Lambda表达式:
public class Demo11ArrayInitRef
private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder)
return builder.buildArray(length);
public static void main(String[] args)
int[] array = initArray(10, length -> new int[length]);
但是更好的写法是使用数组的构造器引用:
public class Demo12ArrayInitRef
private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder)
return builder.buildArray(length);
public static void main(String[] args)
int[] array = initArray(10, int[]::new);
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
- Lambda表达式:
length -> new int[length]
- 方法引用:
int[]::new
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