Java基础：Lambda表达式方法引用

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？

1.1 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(str -> System.out.println(str)); } }

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。

1.2 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？

1.3 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); } }

请注意其中的双冒号:: 写法，这被称为“方法引用”，而双冒号是一种新的语法。

1.4 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：str -> System.out.println(str);

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 Printable { void print(String 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(2048); } 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。

1.5 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); } }

1.6 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(-99,num -> Math.abs(num)); } }

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(-99, Math::abs); } }

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

Lambda表达式：num -> Math.abs(num)

方法引用： Math::abs

1.7 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(()->{ new Human().sayHello(); //创建Human对象,调用sayHello方法 }); //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 Woman extends Human{ @Override public void sayHello() { System.out.println("大家好,我是Woman!"); } //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

1.8 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()); 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

1.9 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("张三", 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("张三", 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

1.10 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