3.2　在哪里以及如何使用Lambda

3.2　在哪里以及如何使用Lambda
- 3.2.1　函数式接口
- 3.2.2　函数描述符

现在你可能在想，在哪里可以使用Lambda表达式。在上一个例子中，你把Lambda赋给了一个Comparator类型的变量。你也可以在上一章中实现的filter方法中使用Lambda：

List<Apple> greenApples =
        filter(inventory, (Apple a) -> GREEN.equals(a.getColor()));

那到底在哪里可以使用Lambda呢？你可以在函数式接口上使用Lambda表达式。在上面的代码中，可以把Lambda表达式作为第二个参数传给filter方法，因为它这里需要Predicate，而这是一个函数式接口。如果这听起来太抽象，不要担心，现在我们就来详细解释这是什么意思，以及函数式接口是什么。

3.2.1　函数式接口

还记得你在第2章里，为了参数化filter方法的行为而创建的Predicate接口吗？它就是一个函数式接口！为什么呢？因为Predicate仅仅定义了一个抽象方法：

public interface Predicate<T>{
    boolean test (T t);
}

一言以蔽之，函数式接口就是只定义一个抽象方法的接口。你已经知道了Java API中的一些其他函数式接口，如第2章中谈到的Comparator和Runnable。

public interface Comparator<T> {       ←---- java.util.Comparator
    int compare(T o1, T o2);
}
public interface Runnable {       ←---- java.lang.Runnable
    void run();
}
public interface ActionListener extends EventListener {       ←---- java.awt.event.ActionListener
    void actionPerformed(ActionEvent e);
}
public interface Callable<V> {       ←---- java.util.concurrent.Callable
    V call() throws Exception;
}
public interface PrivilegedAction<T> {       ←---- java.security.PrivilegedAction
    T run();
}

注意　你将会在第13章中看到，接口现在还可以拥有默认方法（即在类没有对方法进行实现时，其主体为方法提供默认实现的方法）。哪怕有很多默认方法，只要接口只定义了一个抽象方法，它就仍然是一个函数式接口。

为了检查你的理解程度，测验3.2将帮助你测试自己是否掌握了函数式接口的概念。

测验3.2：函数式接口

下面哪些接口是函数式接口？
public interface Adder {
    int add(int a, int b);
}
public interface SmartAdder extends Adder {
    int add(double a, double b);
}
public interface Nothing {
}
答案：只有Adder是函数式接口。

SmartAdder不是函数式接口，因为它定义了两个叫作add的抽象方法（其中一个是从Adder那里继承来的）。

Nothing也不是函数式接口，因为它没有声明抽象方法。

用函数式接口可以干什么呢？Lambda表达式允许你直接以内联的形式为函数式接口的抽象方法提供实现，并把整个表达式作为函数式接口的实例（具体说来，是函数式接口一个具体实现的实例）。你用匿名内部类也可以完成同样的事情，只不过比较笨拙：需要提供一个实现，然后再直接内联将它实例化。下面的代码是有效的，因为Runnable是只定义了一个抽象方法run的函数式接口：

Runnable r1 = () -> System.out.println("Hello World 1");   ←---- 使用Lambda
Runnable r2 = new Runnable(){     ←---- 使用匿名类
    public void run(){
        System.out.println("Hello World 2");
    }
};
public static void process(Runnable r){
    r.run();
}
process(r1);   ←---- 打印“Hello World 1”
process(r2);   ←---- 打印“Hello World 2”
process(() -> System.out.println("Hello World 3"));   ←---- 利用直接传递的Lambda打印“Hello World 3”

3.2.2　函数描述符

函数式接口的抽象方法的签名基本上就是Lambda表达式的签名。我们将这种抽象方法叫作函数描述符。例如，Runnable接口可以看作一个什么也不接受什么也不返回（void）的函数的签名，因为它只有一个叫作run的抽象方法，这个方法什么也不接受，什么也不返回（void）。1

1Scala等语言的类型系统提供显式类型标注，可以描述函数的类型（称为“函数类型”）。Java重用了函数式接口提供的标准类型，并将其映射成一种形式的函数类型。

本章中使用了一个特殊表示法来描述Lambda和函数式接口的签名。() -> void代表了参数列表为空且返回void的函数。这正是Runnable接口所代表的。再举一个例子，(Apple, Apple) -> int代表接受两个Apple作为参数且返回int的函数。3.4节和本章后面的表3-2中提供了关于函数描述符的更多信息。

你可能已经在想，Lambda表达式是怎么做类型检查的。3.5节会详细介绍编译器是如何检查Lambda在给定上下文中是否有效的。现在，只要知道Lambda表达式可以被赋给一个变量，或传递给一个接受函数式接口作为参数的方法就好了，当然这个Lambda表达式的签名要和函数式接口的抽象方法一样。比如，在之前的例子里，你可以像下面这样直接把一个Lambda传给process方法：

public void process(Runnable r){
    r.run();
}
process(() -> System.out.println("This is awesome!!"));

此段代码执行时将打印“This is awesome!!”。Lambda表达式()-> System.out.println ("This is awesome!!")不接受参数且返回void。这恰恰是Runnable接口中run方法的签名。

Lambda及空方法调用

虽然下面这种Lambda表达式调用看起来很奇怪，但是合法的：
process(() -> System.out.println("This is awesome"));
System.out.println返回void，所以很明显这不是一个表达式！为什么不像下面这样用花括号环绕方法体呢？
process(() -> { System.out.println("This is awesome"); });
结果表明，方法调用的返回值为空时，Java语言规范有一条特殊的规定。这种情况下，你不需要使用括号环绕返回值为空的单行方法调用。

你可能会想：“为什么在只需要函数式接口的时候才可以传递Lambda呢？”语言的设计者也考虑过其他办法，例如给Java添加函数类型（有点儿像我们介绍描述Lambda表达式签名时的特殊表示法，第20章和第21章会继续讨论这个问题）。但是他们选择了现在这种方式，因为这种方式很自然，并且能避免让语言变得更复杂。此外，大多数Java程序员都已经熟悉了带有一个抽象方法的接口（譬如进行事件处理时）。然而，最重要的原因在于Java 8之前函数式接口就已经得到了广泛应用。这意味着，采用这种方式，遗留代码迁移到Lambda表达式的迁移路径会比较顺畅。实际上，你已经使用了函数式接口，像Comparator、Runnable，甚至你自己的接口，如果只定义了一个抽象方法，都算是函数式接口。你可以使用Lambda表达式替换他们，而无须修改你的API。试试看测验3.3，测试一下你对哪里可以使用Lambda这个知识点的掌握情况。

测验3.3：在哪里可以使用Lambda

以下哪些是使用Lambda表达式的有效方式？

(1)
execute(() -> {});
public void execute(Runnable r){
  r.run();
}
(2)
public Callable<String> fetch() {
  return () -> "Tricky example  ;-)";
}
(3)
Predicate<Apple> p = (Apple a) -> a.getWeight();
答案：只有(1)和(2)是有效的。

第(1)个例子有效，是因为Lambda() -> {}具有签名() -> void，这和Runnable中的抽象方法run的签名相匹配。请注意，此代码运行后什么都不会做，因为Lambda是空的！

第(2)个例子也是有效的。事实上，fetch方法的返回类型是Callable。Callable基本上就定义了一个方法，签名是() -> String，其中T被String代替了。因为Lambda() -> "Trickyexample;-)"的签名是() -> String，所以在这个上下文中可以使用Lambda。

第(3)个例子无效，因为Lambda表达式(Apple a) -> a.getWeight()的签名是(Apple) -> Integer，这和Predicate: (Apple) -> boolean中定义的test方法的签名不同。

@FunctionalInterface又是怎么回事？

如果你去看看新的Java API，会发现函数式接口带有@FunctionalInterface的标注（3.4节中会深入研究函数式接口，并会给出一个长长的列表）。这个标注用于表示该接口会设计成一个函数式接口，因此对文档来说非常有用。此外，如果你用@FunctionalInterface定义了一个接口，而它不是函数式接口的话，编译器将返回一个提示原因的错误。例如，错误消息可能是“Multiple non-overriding abstract methods found in interface Foo”，表明存在多个抽象方法。请注意，@FunctionalInterface不是必需的，但对于为此设计的接口而言，使用它是比较好的做法。它就像是@Override标注表示方法被重写了。

3.2 在哪里以及如何使用Lambda