Java GC面試題及答案（第5題）

● 如何在lambda表達(dá)式中加入Predicate

上個(gè)例子說(shuō)到，java.util.function.Predicate允許將兩個(gè)或更多的Predicate合成一個(gè)。它提供類(lèi)似于邏輯操作符AND和OR的方法，名字叫做and()、or()和xor()，用于將傳入filter()方法的條件合并起來(lái)。例如，要得到所有以J開(kāi)始，長(zhǎng)度為四個(gè)字母的語(yǔ)言，可以定義兩個(gè)獨(dú)立的Predicate示例分別表示每一個(gè)條件，然后用Predicate.and()方法將它們合并起來(lái)。

如下所示：

// 甚至可以用 and()、or()和 xor()邏輯函數(shù)來(lái)合并 Predicate，
// 例如要找到所有以 J 開(kāi)始，長(zhǎng)度為四個(gè)字母的名字，你可以合并兩個(gè) Predicate 并傳入
Predicate<String> startsWithJ = (n) -> n.startsWith("J");
Predicate<String> fourLetterLong = (n) -> n.length() == 4; names.stream().filter(startsWithJ.and(fourLetterLong)).forEach((n) ->System.out.print("nName， which starts with 'J' and four letter long is:"+n));

類(lèi)似地，也可以使用or()和xor()方法。本例著重介紹了如下要點(diǎn)：可按需要將Predicate作為單獨(dú)條件然后將其合并起來(lái)使用。簡(jiǎn)而言之，你可以以傳統(tǒng)Java命令方式使用Predicate接口，也可以充分利用lambda表達(dá)式達(dá)到事半功倍的效果。

● Java 8中使用lambda表達(dá)式的Map和Reduce示例

本例介紹最廣為人知的函數(shù)式編程概念map。它允許你將對(duì)象進(jìn)行轉(zhuǎn)換。例如在本例中，我們將costBeforeTax列表的每個(gè)元素轉(zhuǎn)換成為稅后的值。我們將x->x*x lambda表達(dá)式傳到map()方法，后者將其應(yīng)用到流中的每一個(gè)元素。然后用forEach()將列表元素打印出來(lái)。使用流API的收集器類(lèi)，可以得到所有含稅的開(kāi)銷(xiāo)。有toList()這樣的方法將map或任何其他操作的結(jié)果合并起來(lái)。由于收集器在流上做終端操作，因此之后便不能重用流了。你甚至可以用流API的reduce()方法將所有數(shù)字合成一個(gè)，下一個(gè)例子將會(huì)講到。

/ 不使用 lambda 表達(dá)式為每個(gè)訂單加上 12%的稅
List costBeforeTax = Arrays.asList(100， 200， 300， 400， 500);
for(Integer cost :costBeforeTax){
    double price = cost + .12 * cost;
    System.out.println(price);
}
// 使用 lambda 表達(dá)式
List costBeforeTax = Arrays.asList(100， 200， 300， 400， 500);
costBeforeTax.stream().map((cost) ->cost +.12*cost).forEach(System.out::println);

在上面例子中，可以看到 map 將集合類(lèi)（例如列表）元素進(jìn)行轉(zhuǎn)換的。還有一個(gè) reduce() 函數(shù)可以將所有值合并成一個(gè)。Map 和 Reduce 操作是函數(shù)式編程的核心操作，因?yàn)槠涔δ埽瑀educe 又被稱(chēng)為折疊操作。另外，reduce 并不是一個(gè)新的操作，你有可能已經(jīng)在使用它。SQL 中類(lèi)似 sum()、avg() 或者 count() 的聚集函數(shù)，實(shí)際上就是reduce 操作，因?yàn)樗鼈兘邮斩鄠€(gè)值并返回一個(gè)值。流 API 定義的 reduceh() 函數(shù)可以接受 lambda 表達(dá)式，并對(duì)所有值進(jìn)行合并。IntStream 這樣的類(lèi)有類(lèi)似 average()、count()、sum() 的內(nèi)建方法來(lái)做 reduce 操作，也有mapToLong()、mapToDouble() 方法來(lái)做轉(zhuǎn)換。這并不會(huì)限制你，你可以用內(nèi)建方法，也可以自己定義。在這個(gè) Java 8 的 Map Reduce 示例里，我們首先對(duì)所有價(jià)格應(yīng)用 12% 的 VAT，然后用 reduce() 方法計(jì)算總和。

// 為每個(gè)訂單加上 12%的稅
// 老方法：
List costBeforeTax = Arrays.asList(100， 200， 300， 400， 500);
double total = 0;
for(Integer cost :costBeforeTax){
    double price = cost + .12 * cost;
    total = total + price;
}
System.out.println("Total : "+total);
// 新方法：
List costBeforeTax = Arrays.asList(100， 200， 300， 400， 500);
double bill = costBeforeTax.stream().map((cost) -> cost + .12 * cost).reduce((sum， cost) ->sum +cost).get();
System.out.println("Total : "+bill);

● 通過(guò)過(guò)濾創(chuàng)建一個(gè)String列表

過(guò)濾是Java開(kāi)發(fā)者在大規(guī)模集合上的一個(gè)常用操作，而現(xiàn)在使用lambda表達(dá)式和流API過(guò)濾大規(guī)模數(shù)據(jù)集合是驚人的簡(jiǎn)單。流提供了一個(gè)filter()方法，接受一個(gè)Predicate對(duì)象，即可以傳入一個(gè)lambda表達(dá)式作為過(guò)濾邏輯。下面的例子是用lambda表達(dá)式過(guò)濾Java集合，將幫助理解。

/ 創(chuàng)建一個(gè)字符串列表，每個(gè)字符串長(zhǎng)度大于 2
List costBeforeTax = Arrays.asList("abc"， "bcd"， "defg"， "jk");
List<String>filtered=strList.stream().filter(x->x.length() >2).collect(Collectors.toList());
System.out.printf("Original List : %s， filtered list : %s %n"，strList，filtered);

輸出：

Original List:[abc，，bcd，，defg，jk]，filtered list:[abc，bcd，defg]

另外，關(guān)于filter()方法有個(gè)常見(jiàn)誤解。在現(xiàn)實(shí)生活中，做過(guò)濾的時(shí)候，通常會(huì)丟棄部分，但使用filter()方法則是獲得一個(gè)新的列表，且其每個(gè)元素符合過(guò)濾原則。

● 對(duì)列表的每個(gè)元素應(yīng)用函數(shù)

我們通常需要對(duì)列表的每個(gè)元素使用某個(gè)函數(shù)，例如逐一乘以某個(gè)數(shù)、除以某個(gè)數(shù)或者做其它操作。這些操作都很適合用map()方法，可以將轉(zhuǎn)換邏輯以lambda表達(dá)式的形式放在map()方法里，就可以對(duì)集合的各個(gè)元素進(jìn)行轉(zhuǎn)換了，如下所示。

// 將字符串換成大寫(xiě)并用逗號(hào)鏈接起來(lái)
List<String> G7 = Arrays.asList("USA", "Japan", "France", "Germany", "Italy","U.K.", "Canada");
String G7Countries=G7.stream().map(x->x.toUpperCase()).collect(Collectors.joining(","));
System.out.println(G7Countries);

輸出：

USA， JAPAN， FRANCE， GERMANY， ITALY， U.K.， CANADA

● 復(fù)制不同的值，創(chuàng)建一個(gè)子列表

本例展示了如何利用流的distinct()方法來(lái)對(duì)集合進(jìn)行去重

///用所有不同的數(shù)字創(chuàng)建一個(gè)正方形列表
List<Integer> numbers = Arrays.asList(9, 10, 3, 4, 7, 3, 4);
List<Integer> distinct = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
System.out.print("Original List : %s, Square Without duplicates : %s %n", numbers, distinct);

輸出：

Original List:[9，10，3，4，7，3，4]，Square Without duplicates:[81，100，9，16，49]

● 計(jì)算集合元素的最大值、最小值、總和以及平均值

IntStream、LongStream和DoubleStream等流的類(lèi)中，有個(gè)非常有用的方法叫做summaryStatistics()。可以返回IntSummaryStatistics、LongSummaryStatistics或者DoubleSummaryStatistic s，描述流中元素的各種摘要數(shù)據(jù)。在本例中，我們用這個(gè)方法來(lái)計(jì)算列表的最大值和最小值。它也有g(shù)etSum()和getAverage()方法來(lái)獲得列表的所有元素的總和及平均值。

/獲取數(shù)字的個(gè)數(shù)、最小值、最大值、總和以及平均值
List<Integer> primes = Arrays.asList(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29);
IntSummaryStatistics stats = primes.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
System.out.println("Highest prime number in List : "+stats.getMax());
System.out.println("Lowest prime number in List : "+stats.getMin());
System.out.println("Sum of all prime numbers : "+stats.getSum());
System.out.println("Average of all prime numbers : "+stats.getAverage());

輸出：

Highest prime number in List:29

Lowest prime number in List:2

Sum of all prime numbers:129

Average of all prime numbers:12.9

Java 8的10個(gè)lambda表達(dá)式，這對(duì)于新手來(lái)說(shuō)是個(gè)合適的任務(wù)量，你可能需要親自運(yùn)行示例程序以便掌握。試著修改要求創(chuàng)建自己的例子，達(dá)到快速學(xué)習(xí)的目的。

補(bǔ)充：從例子中我們可以可以看到，以前寫(xiě)的匿名內(nèi)部類(lèi)都用了lambda表達(dá)式代替了。

● 那么，我們簡(jiǎn)單談?wù)?ldquo;lambda表達(dá)式&匿名內(nèi)部類(lèi)”

● 兩者不同：

1.關(guān)鍵字this

(1)匿名內(nèi)部類(lèi)中的this代表匿名類(lèi)

(2)Lambda表達(dá)式中的this代表lambda表達(dá)式的類(lèi)

2.編譯方式不同

(1)匿名內(nèi)部類(lèi)中會(huì)編譯成一個(gè).class文件，文件命名方式為：主類(lèi)+$+(1，2，3.......)

(2)Java編譯器將lambda表達(dá)式編譯成類(lèi)的私有方法。使用了Java 7的invokedynamic字節(jié)碼指令來(lái)動(dòng)態(tài)綁定這個(gè)方法

● Java8中的lambda表達(dá)式6要點(diǎn)

要點(diǎn)1：lambda表達(dá)式的使用位置，預(yù)定義使用了@Functional注釋的函數(shù)式接口，自帶一個(gè)抽象函數(shù)的方法，或者SAM（Single Abstract Method單個(gè)抽象方法）類(lèi)型。這些稱(chēng)為lambda表達(dá)式的目標(biāo)類(lèi)型，可以用作返回類(lèi)型，或lambda目標(biāo)代碼的參數(shù)。例如，若一個(gè)方法接收Runnable、Comparable或者Callable接口，都有單個(gè)抽象方法，可以傳入lambda表達(dá)式。類(lèi)似的，如果一個(gè)方法接受聲明于java.util.function包內(nèi)的接口，例如Predicate、Function、Consumer或Supplier，那么可以向其傳lambda表達(dá)式。

要點(diǎn)2：lambda表達(dá)式和方法引用，lambda表達(dá)式內(nèi)可以使用方法引用，僅當(dāng)該方法不修改lambda表達(dá)式提供的參數(shù)。本例中的lambda表達(dá)式可以換為方法引用，因?yàn)檫@僅是一個(gè)參數(shù)相同的簡(jiǎn)單方法調(diào)用。

list.forEach(n -> System.out.println(n));
list.forEach(System.out::println); // 使用方法引用

然而，若對(duì)參數(shù)有任何修改，則不能使用方法引用，而需鍵入完整地 lambda 表達(dá)式，如下所示：

list.forEach((String s) -> System.out.println("*" + s + "*"));

事實(shí)上，可以省略這里的 lambda 參數(shù)的類(lèi)型聲明，編譯器可以從列表的類(lèi)屬性推測(cè)出來(lái)。

要點(diǎn) 3：lambda 表達(dá)式內(nèi)部引用資源，lambda 內(nèi)部可以使用靜態(tài)、非靜態(tài)和局部變量，這稱(chēng)為 lambda 內(nèi)的變量捕獲。

要點(diǎn) 4：lambda 表達(dá)式也成閉包，Lambda 表達(dá)式在 Java 中又稱(chēng)為閉包或匿名函數(shù)，所以如果有同事把它叫閉包的時(shí)候，不用驚訝。

要點(diǎn) 5：lambda 表達(dá)式的編譯方式，Lambda 方法在編譯器內(nèi)部被翻譯成私有方法，并派發(fā)  invokedynamic  字節(jié)碼指令來(lái)進(jìn)行調(diào)用。可以使用 JDK中的  javap  工具來(lái)反編譯 class 文件。使用  javap -p  或  javap -c -v  命令來(lái)看一看 lambda 表達(dá)式生成的字節(jié)碼。

private static java.lang.Object lambda$0(java.lang.String);

要點(diǎn) 6：lambda 表達(dá)式的限制，lambda 表達(dá)式有個(gè)限制，那就是只能引用 final 或 final  局部變量，這就是說(shuō)不能在 lambda 內(nèi)部修改定義在域外的變量。

List<Integer> primes = Arrays.asList(new Integer[]{2, 3,5,7});
int factor = 2;
primes.forEach(element -> { factor++; });

Error：

Compile time error:"local variables referenced from a lambda expression must be final or effectively final"

另外，只是訪問(wèn)它而不作修改是可以的，如下所示：

List<Integer> primes = Arrays.asList(new Integer[]{2, 3,5,7});
int factor = 2;
primes.forEach(element -> { System.out.println(factor*element); });

輸出：

4

6

10

14

因此，它看起來(lái)更像不可變閉包，類(lèi)似于 Python。