Глубокое погружение в лямбда-выражения на Java
Эй, там! Это руководство полностью посвящено освоению лямбда-выражений на Java. Вы узнаете всё, что вам нужно знать, от основ создания и работы до более продвинутых тем, таких как функциональные интерфейсы и ссылки на методы. Независимо от того, новичок вы или опытный разработчик, это руководство поможет вам повысить уровень вашей лямбда-игры. Итак, давайте погрузимся в мир функционального программирования с помощью Java-лямбд!
Бонус: В конце статьи есть несколько практических вопросов, которые помогут вам подготовиться к следующему собеседованию и оценить свои знания.
TL; DR: Лямбда-выражения - это мощный инструмент для Java-разработчиков, который включает парадигмы функционального программирования и предоставляет способ работы с коллекциями и потоками в Java. Освоив лямбда-выражения, вы, как разработчик, будете писать лучший код, работать эффективнее и создавать более удобные в обслуживании и масштабируемые приложения.
Содержание
- Введение в лямбда-выражения
- Базовый синтаксис лямбда-выражений
- Функциональные интерфейсы на Java
- Работа с коллекцией с использованием лямбда-выражений
- Ссылки на методы и конструкторы.
- Лучшие практики и советы по работе с лямбда-выражениями в Java
- Вопросы для собеседований
- Заключение
Введение в лямбда-выражения
Лямбда-выражение было впервые представлено в Java 8 как новая мощная функция, которая позволяет разработчикам писать короткие анонимные функции, заменяющие более подробные определения функций. Они предоставляют способ сделать код более кратким и выразительным, позволяя разработчикам выражать то, что они хотят делать, а не то, как они хотят это делать.
По сути, лямбда-выражения можно рассматривать как способ написания обратных вызовов в Java. Передавая функцию в качестве аргумента другой функции, они позволяют вам писать код, который является более модульным и многоразовым, обеспечивая лучшее разделение задач и более эффективную разработку.
Базовый синтаксис лямбда-выражений
Лямбда-выражения состоят из 3 частей: списка параметров, стрелки (->) и тела, которое может быть выражением или блоком кода. Список параметров задаёт входные данные для функции, в то время как стрелка отделяет список параметров от тела. Тело - это код, который выполняет логику функции.
Стрелка отделяет список параметров от основного текста. Это можно рассматривать как выражение ”сопоставляется“ или "становится”.
Пример 1:
((x, y) -> x + y можно прочитать как "x и y сопоставляются с x плюс y".
Тело - это код, который выполняет логику функции. Это может быть выражение или блок кода. Если тело представляет собой одно выражение, для него не требуются фигурные скобки.
Пример 2:
x -> x * x - это лямбда-выражение с одним телом выражения, которое возвращает квадрат входных данных.
Если тело содержит несколько операторов, оно должно быть заключено в фигурные скобки.
Пример 3:
(x, y) -> { int sum = x + y; return sum; } - это лямбда-выражение с телом блока, которое возвращает сумму входных данных.
Функциональные интерфейсы на Java
Лямбда-выражения работают с функциональными интерфейсами, которые представляют собой интерфейсы, имеющие один абстрактный метод. Они используются для представления сигнатуры лямбда-выражения. Функциональные интерфейсы могут быть определены разработчиком или найдены в библиотеке Java.
В этом примере MyInterface является функциональным интерфейсом с единственным методом doSomething, который принимает параметр String и возвращает void. Метод main создаёт лямбда-выражение, которое реализует метод doSomething, а затем вызывает метод со строкой "Hello World!" в качестве аргумента.
Вывод типа в лямбда-выражениях
Вывод типа - это функция в Java, которая позволяет компилятору определять тип параметров лямбда-выражения. Это означает, что разработчику не нужно явно указывать тип параметра. Компилятор определяет тип параметра на основе контекста, в котором используется лямбда-выражение.
В этом примере MyInterface - это функциональный интерфейс с одним методом doSomething, который принимает два параметра int и возвращает значение int. Метод main создаёт лямбда-выражение, реализующее метод doSomething, и присваивает его переменной myLambda. Обратите внимание, что типы параметров не указаны в лямбда-выражении, поскольку для их определения используется вывод. Лямбда-выражение просто добавляет два входных параметра и возвращает результат, который затем выводится на консоль.
В заключение, функциональные интерфейсы и вывод типов - это две важные концепции в Java, которые работают вместе для обеспечения возможности лямбда-выражений. Функциональные интерфейсы обеспечивают сигнатуру лямбда-выражения, в то время как вывод типов позволяет разработчику писать более краткий и выразительный код.
Работа с коллекцией с использованием лямбда-выражений
Лямбда-выражения и потоки предоставляют мощный инструмент для обработки коллекций в Java. Потоки представляют собой последовательность элементов, которые могут обрабатываться параллельно или последовательно, а лямбда-выражения используются для указания операций, которые должны выполняться над каждым элементом в потоке. Вот несколько примеров того, как использовать лямбда-выражения и потоки для обработки коллекций:
Пример 1: Фильтрация списка
Предположим, у нас есть список целых чисел, и мы хотим отфильтровать все чётные числа. Мы можем сделать это, используя поток и лямбда-выражение следующим образом:
В этом примере мы используем метод stream() для создания потока из списка numbers. Затем мы используем метод filter(), чтобы применить лямбда-выражение, которое отфильтровывает все чётные числа (т.е. n % 2 == 1 означает, что число нечётное). Наконец, мы используем метод collect(), чтобы преобразовать отфильтрованный поток обратно в список.
Пример 2: Сопоставление списка
Предположим, у нас есть список строк, и мы хотим преобразовать каждую строку в верхний регистр. Мы можем сделать это, используя поток и лямбда-выражение следующим образом:
В этом примере мы используем метод stream() для создания потока из списка strings. Затем мы используем метод map(), чтобы применить лямбда-выражение, которое преобразует каждую строку в верхний регистр. Ссылка на метод String::toUpperCase используется для представления лямбда-выражения, которое принимает строку и возвращает её версию в верхнем регистре. Наконец, мы используем метод collect(), чтобы преобразовать отображённый поток обратно в список.
Пример 3: Сокращение списка
Предположим, у нас есть список целых чисел, и мы хотим вычислить сумму всех чисел. Мы можем сделать это, используя поток и лямбда-выражение следующим образом:
В этом примере мы используем метод stream() для создания потока из списка numbers. Затем мы используем метод reduce(), чтобы применить лямбда-выражение, которое суммирует все числа. Лямбда-выражение принимает два целых числа (a и b) и возвращает их сумму. Метод reduce() принимает начальное значение 0 и применяет лямбда-выражение к каждому элементу в потоке для вычисления конечной суммы.
Это всего лишь несколько примеров того, как использовать лямбда-выражения и потоки для обработки коллекций в Java.
Ссылки на методы и конструкторы.
Ссылки на методы - это сокращённое обозначение для вызова метода в объекте или классе. Они позволяют нам упростить код, который в противном случае потребовал бы определения лямбда-выражения. Существует четыре типа ссылок на методы: ссылки на статические методы, ссылки на методы экземпляра, ссылки на конструкторы и ссылки на конструкторы массива.
1. Ссылки на статические методы: Ссылки на статические методы используются для вызова статических методов в классе. Они определяются с использованием синтаксиса className::methodName. Вот пример:
В этом примере мы используем операцию сопоставления для преобразования каждого имени в верхний регистр с помощью метода toUpperCase. Затем мы используем операцию forEach для вывода каждого имени в верхнем регистре в консоль с помощью метода println.
2. Ссылки на методы экземпляра: Ссылки на методы экземпляра используются для вызова методов экземпляра объекта. Они определяются с использованием синтаксиса objectName::methodName. Вот пример:
В этом примере мы используем операцию сопоставления, чтобы получить длину каждого имени, используя метод length. Затем мы используем операцию forEach для вывода каждой длины в консоль.
3. Ссылки на конструктор: Ссылки на конструктор используются для создания новых экземпляров класса. Они определяются с использованием синтаксиса className::new. Вот пример:
В этом примере мы используем операцию map для создания нового объекта Person для каждого имени в списке с помощью конструктора Person. Затем мы собираем результирующие объекты Person в новый список, используя сборщик ToList.
4 . Ссылки на конструктор массива: Ссылки на конструктор массива используются для создания новых массивов. Они определяются с использованием синтаксиса Type[]::new. Вот пример:
В этом примере мы используем операцию mapToObj для создания нового целочисленного массива с длиной 5, используя ссылку на конструктор int[]. Затем мы используем операцию forEach для вывода каждого массива в консоль.
Лучшие практики и советы по работе с лямбда-выражениями в Java
1. Сохраняйте лямбда-выражения короткими и простыми: Одно из основных преимуществ лямбда-выражений заключается в том, что они позволяют создавать более сжатый код. Однако важно не злоупотреблять ими и не делать их слишком сложными. Делайте лямбда-выражения короткими и простыми для поддержания удобочитаемости кода. Вот пример:
В этом примере первое лямбда-выражение фильтрует имена на основе их начальной буквы, но оно излишне длинное и сложное. Второе лямбда-выражение использует более сжатый подход для достижения того же результата.
2. Используйте вывод типа: Вывод типа - это функция в Java, которая позволяет компилятору определять тип лямбда-выражения. Это делает код более кратким и лёгким для чтения. Вот пример:
В этом примере второе лямбда-выражение использует вывод типа для удаления явного объявления типа. Это делает код более лёгким для чтения и менее подробным.
3. Используйте ссылки на методы, когда это уместно: Ссылки на методы - это сокращённое обозначение для вызова метода в объекте или классе. Они могут упростить код, который в противном случае потребовал бы определения лямбда-выражения. Используйте ссылки на методы когда это уместно, чтобы сделать код более кратким и читабельным. Вот пример:
В этом примере второе лямбда-выражение использует ссылку на метод для вызова метода length для каждого объекта String в списке. Это делает код более кратким и лёгким для чтения.
4. Будьте осторожны с операциями с сохранением состояния: операции с сохранением состояния, такие как distinct и sorted, могут привести к неожиданным результатам при использовании с параллельными потоками. Будьте осторожны при использовании этих операций и помните об их ограничениях. Вот пример:
В этом примере второе лямбда-выражение использует параллельный поток для обработки списка. Однако операция distinct может не дать ожидаемых результатов, поскольку она зависит от поведения с сохранением состояния, которое может быть нарушено параллельной обработкой.
5. Используйте лямбда-выражения для реализации функциональных интерфейсов: Лямбда-выражения можно использовать для реализации функциональных интерфейсов, которые представляют собой интерфейсы, определяющие один абстрактный метод. Это может быть мощным инструментом для написания краткого и выразительного кода.
6. Используйте лямбда-выражения с коллекциями: Лямбда-выражения особенно полезны при работе с коллекциями, поскольку они могут упростить обычные операции, такие как фильтрация, сопоставление и сокращение. Вот пример:
В этом примере первое лямбда-выражение отфильтровывает все нечётные числа из списка, второе удваивает все числа в списке, а третье вычисляет сумму всех чисел в списке.
7. Избегайте побочных эффектов: Лямбда-выражения должны быть свободны от побочных эффектов, что означает, что они не должны изменять какое-либо внешнее состояние или иметь какие-либо другие непреднамеренные последствия. Это помогает сохранить код предсказуемым и ремонтопригодным. Вот пример:
В этом примере первое лямбда-выражение изменяет внешнюю переменную sum, что является побочным эффектом. Во втором примере этого удаётся избежать, используя операцию уменьшения для вычисления суммы.
8. Учитывайте производительность: Хотя лямбда-выражения могут упростить код, они также могут влиять на производительность. В целом, лямбда-выражения работают медленнее, чем традиционный Java-код, поэтому при их использовании важно учитывать производительность. Вот пример:
В этом примере второе лямбда-выражение является более кратким, но оно может быть медленнее, чем традиционный цикл Java, из-за накладных расходов на создание и вызов лямбда-выражения.
9. Используйте поддержку IDE: Современные Java IDE, такие как IntelliJ IDEA и Eclipse, обеспечивают отличную поддержку для работы с лямбда-выражениями. Они могут помочь с завершением кода, рефакторингом и отладкой, упрощая написание и поддержку кода на основе лямбда.
Вопросы для собеседований
- Как можно использовать ссылки на методы для упрощения следующего лямбда-выражения: (String s) -> System.out.println(s)?
- Как следующее лямбда-выражение изменяет состояние внешней переменной и что можно было бы сделать, чтобы этого не произошло?
- Напишите лямбда-выражение, которое принимает список строк и возвращает новый список со всеми строками в верхнем регистре.
- Как использование лямбда-выражений может повысить производительность крупномасштабного приложения для обработки данных и каковы некоторые рекомендации по достижению этого?
- Можете ли вы привести пример пользовательского функционального интерфейса, который принимает два аргумента, и продемонстрировать, как его можно использовать с лямбда-выражением?
- Как использование лямбда-выражений может улучшить читаемость и ремонтопригодность приложения, и каковы некоторые рекомендации для достижения этого?
- Напишите лямбда-выражение, которое принимает отображение строковых ключей и целых значений и возвращает новое отображение со всеми ключами в верхнем регистре и значениями, умноженными на 2.
- Как использование потоков в сочетании с лямбда-выражениями может повысить производительность задач обработки данных в Java? Приведите пример того, как этого можно достичь.
- Можно ли использовать лямбда-выражения с аннотациями в Java? Если да, то как это можно сделать?
- Можно ли использовать лямбда-выражения с не конечными локальными переменными? Если да, то каковы последствия?
Заключение
Подводя итог, можно сказать, что лямбда-выражения - это мощный инструмент в Java, который способствует сжатию и сопровождаемости кода. Мы рассмотрели базовый синтаксис и продемонстрировали, как использовать лямбды с коллекциями, а также ссылки на методы и конструкторы для улучшения качества кода. Следуя лучшим практикам, таким как написание краткого и тестируемого кода и избежание усложнения кода, разработчики могут использовать лямбды для создания эффективного и ремонтопригодного кода.
Спасибо за чтение!
Статья была взята из этого источника: