1 Lambda 表达式(Lambda Expressions)

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）。使用它可以写出更简洁、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。

// 匿名内部类
Runnable r = new Runnable(){
    @Override
    public void run(){
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

// Lambda表达式
Runnable r = () -> System.out.println("Hello World!");

看着是不是有点牛皮~？再来一个：

//原来使用匿名内部类作为参数传递
TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(new Comparator<String>(){
    @Override
    public int compare(String o1,String o2){
        return Integer.compare(o1.length(),o2.length());
    }
});
// Lambda 表达式
TreeSet<String> ts = new TreeSet<>(
    (o1,o2) -> Integer.compare(o1.length(),o2.length());
);

1.1 Lambda表达式语法

Lambda 表达式：在Java 8 语言中引入的一种新的语法元素和操作符。这个操作符为 “->” ， 该操作符被称为 Lambda 操作符或箭头操作符。它将 Lambda 分为两个部分：

左侧：指定了 Lambda 表达式需要的参数列表

右侧：指定了 Lambda 体，是抽象方法的实现逻辑，也即 Lambda 表达式要执行的功能。

上述 Lambda 表达式中的参数类型都是由编译器推断得出的。Lambda 表达式中无需指定类型，程序依然可以编译，这是因为 javac 根据程序的上下文，在后台推断出了参数的类型。Lambda 表达式的类型依赖于上下文环境，是由编译器推断出来的。这就是所谓的“类型推断”。

2 函数式(Functional)接口

只包含一个抽象方法的接口，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(即：非运行时异常)，那么该异常需要在目标接口的抽象方法上进行声明）。

我们可以在一个接口上使用 @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。

在java.util.function包下定义了java 8 的丰富的函数式接口。如下代码便是Runnable接口的代码，有@FunctionalInterface注解 

@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从诞生日起就是一直倡导“一切皆对象”，在java里面面向对象(OOP)编程是一切。但是随着python、scala等语言的兴起和新技术的挑战，java不得不做出调整以便支持更加广泛的技术要求，也即java不但可以支持OOP还可以支持OOF（面向函数编程）

在函数式编程语言当中，函数被当做一等公民对待。在将函数作为一等公民的编程语言中，Lambda表达式的类型是函数。但是在Java8中，有所不同。在Java8中，Lambda表达式是对象，而不是函数，它们必须依附于一类特别的对象类型——函数式接口。

简单的说，在Java8中，Lambda表达式就是一个函数式接口的实例。这就是Lambda表达式和函数式接口的关系。也就是说，只要一个对象是函数式接口的实例，那么该对象就可以用Lambda表达式来表示。

所以以前用匿名内部类表示的现在都可以用Lambda表达式来写。

@FunctionalInterface
public interface MyInterface1{
   
    public int get();
}

@FunctionalInterface
public interface MyInterface2<T>{
   
    public T get(T t);
}

Java 内置四大核心函数式接口

其他接口

3 方法引用与构造器引用

3.1 方法引用(Method References)

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！

方法引用就是Lambda表达式，就是函数式接口的一个实例，通过方法的名字来指向一个方法，可以认为是Lambda表达式的一个语法糖。

要求：实现抽象方法的参数列表和返回值类型，必须与方法引用的方法的参数列表和返回值类型保持一致！

方法引用：使用操作符 “::” 将类(或对象) 与 方法名分隔开来。

如下三种主要使用情况：

对象::实例方法名

类::静态方法名

类::实例方法名

注意：当函数式接口方法的第一个参数是需要引用方法的调用者，并且第二个参数是需要引用方法的参数(或无参数)时：ClassName::methodName。

3.2 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，要求构造器参数列表要与接口中抽象方法的参数列表一致！且方法的返回值即为构造器对应类的对象。

3.3 数组引用

格式： type[] :: new

4 Stream API

Stream API ( java.util.stream) 把真正的函数式编程风格引入到Java中。这是目前为止对Java类库最好的补充，因为Stream API可以极大提供Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。 使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。也可以使用 Stream API 来并行执行操作。简言之，Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

Stream是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）所生成的元素序列。“集合讲的是数据，Stream讲的是计算！”。其特点如下：

1）Stream 不是集合，自己不会存储元素。

2）Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。

3）Stream 操作是延迟执行的。必须搞清楚有哪些数据才能往下执行，这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。

4）Stream只能“消费”一次，如果想继续做其他操作，需要重新获取stream对象

5）更像一个高级的iterator，单向，不可往复，数据只能遍历一次，遍历过一次后即用尽了，但是可以并行化数据！

4.1 Stream 的操作三个步骤

1- 创建 Stream

一个数据源（如：集合、数组），获取一个流

2- 中间操作

一个中间操作链，对数据源的数据进行处理

3- 终止操作(终端操作)

一旦执行终止操作，就执行中间操作链，并产生结果。之后，不会再被使用

4.2 创建Stream 的方式

1） 通过集合

Java8 中的 Collection 接口被扩展，提供了两个获取流的方法：

default Stream<E> stream() : 返回一个顺序流

default Stream<E> parallelStream() : 返回一个并行流

2） 通过数组

Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流：

static <T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一个流

重载形式，能够处理对应基本类型的数组：

public static IntStream stream(int[] array)

public static LongStream stream(long[] array)

public static DoubleStream stream(double[] array)

3）通过Stream的of()

可以调用Stream类静态方法 of(), 通过显示值创建一个流。它可以接收任意数量的参数。

public static<T> Stream<T> of(T... values) : 返回一个流

4）创建无限流

可以使用静态方法 Stream.iterate() 和 Stream.generate(), 创建无限流。

迭代

public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)

生成

public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)

4.3 Stream 的中间操作

多个中间操作可以连接起来形成一个流水线，除非流水线上触发终止操作，否则中间操作不会执行任何的处理！而在终止操作时一次性全部处理，称为“惰性求值”。

1-筛选与切片

filter(Predicate p)——接收 Lambda ， 从流中排除某些元素。

limit(n)——截断流，使其元素不超过给定数量。

skip(n) —— 跳过元素，返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个，则返回一个空流。与 limit(n) 互补

distinct()——筛选，通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素

2-映 射

map(Function f)——接收一个函数作为参数，将元素转换成其他形式或提取信息，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素。

flatMap(Function f)——接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流。

3-排序

sorted()——自然排序

sorted(Comparator com)——定制排序

4.4 Stream 的终止操作

•终端操作会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值，例如：List、Integer，甚至是 void 。

•流进行了终止操作后，不能再次使用。

1-匹配与查找

allMatch(Predicate p)——检查是否匹配所有元素

anyMatch(Predicate p)——检查是否至少匹配一个元素

noneMatch(Predicate p)——检查是否没有匹配的元素

findFirst——返回第一个元素

findAny——返回当前流中的任意元素

count——返回流中元素的总个数

max(Comparator c)——返回流中最大值

min(Comparator c)——返回流中最小值

forEach(Consumer c)——内部迭代

2-归约

reduce(T identity, BinaryOperator)——可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 T 

reduce(BinaryOperator) ——可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 Optional<T>

3-收集

collect(Collector c)——将流转换为其他形式。接收一个 Collector接口的实现，用于给Stream中元素做汇总的方法

并行流与串行流

并行流就是把一个内容分成多个数据块，并用不同的线程分别处理每个数据块的流。

Java 8 中将并行进行了优化，我们可以很容易的对数据进行并行操作。Stream API 可以声明性地通过 parallel() 与 sequential() 在并行流与顺序流之间进行切换。

5 Optional 类

到目前为止，臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前，为了解决空指针异常，Google公司著名的Guava项目引入了Optional类，Guava通过使用检查空值的方式来防止代码污染，它鼓励程序员写更干净的代码。受到Google Guava的启发，Optional类已经成为Java 8类库的一部分。

Optional实际上是个容器：它可以保存类型T的值，或者仅仅保存null。Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。

Optional类的Javadoc描述如下：这是一个可以为null的容器对象。如果值存在则isPresent()方法会返回true，调用get()方法会返回该对象。

Optional<T> 类(java.util.Optional) 是一个容器类，代表一个值存在或不存在，原来用 null 表示一个值不存在，现在 Optional 可以更好的表达这个概念。并且可以避免空指针异常。

常用方法：

Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例

Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例

Optional.ofNullable(T t):若 t 不为 null,创建 Optional 实例,否则创建空实例

isPresent() : 判断是否包含值

T get(): 如果调用对象包含值，返回该值，否则抛异常

orElse(T t) :  如果调用对象包含值，返回该值，否则返回t

orElseGet(Supplier s) :如果调用对象包含值，返回该值，否则返回 s 获取的值

map(Function f): 如果有值对其处理，并返回处理后的Optional，否则返回 Optional.empty()

flatMap(Function mapper):与 map 类似，要求返回值必须是Optional

Optional<Employee> op = Optional.of(new Employee(101, "张三", 18, 9999.99));

Optional<String> op2 = op.map(Employee::getName);

System.out.println(op2.get());

Optional<String> op3 = op.flatMap((e) -> Optional.of(e.getName()));

System.out.println(op3.get());