Android Stutio中使用java8的Lambda表达式

2023-01-04 13:35:22

转载请标明出处：

http://blog.csdn.net/xmxkf/article/details/51532028

本文出自:【openXu的博客】

为什么要使用Lambda表达式
让Android Stutio支持Lambda
函数式接口Functional interfaces
Lambda表达式的目标类型以及匹配
Lambda表达式语法

Java 8的一个大亮点是引入Lambda表达式，使用它设计的代码会更加简洁，他是一种函数式推导语言，能够大量减少匿名内部类那种冗余的代码。我们在Android开发中，经常会使用到大量的监听设置以及异步回调等场景。比如：

textView.setOnClickListener(new View.OnClickListener(){
    @Override
    public void onClick(View v) {
        Toast.makeText(getApplicationContext(), "hello Lambda", Toast.LENGTH_LONG).show();
    }
});

这种写法是我们以前最常见的，一个简单的监听事件，需要这么多行代码才能搞定，而且{中嵌套{，看起来非常臃肿。匿名类型最大的问题就在于其冗余的语法，有人戏称匿名类型导致了“高度问题”（height problem）：比如前面OnClickListener的例子里的五行代码中仅有一行在做实际工作。lambda表达式是匿名方法，它提供了轻量级的语法，从而解决了匿名内部类带来的“高度问题”。使用Lambda语法来代替匿名的内部类，代码不仅简洁，而且可读性很高：

textView.setOnClickListener( v -> Toast.makeText(getApplicationContext(), "Lambda", Toast.LENGTH_LONG).show());

1. 为什么要使用Lambda表达式

随着回调模式和函数式编程风格的日益流行，我们需要在Java中提供一种尽可能轻量级的将代码封装为数据（Model code as data）的方法。匿名内部类并不是一个好的选择，因为：

语法过于冗余
匿名类中的this和变量名容易使人产生误解
类型载入和实例创建语义不够灵活
无法捕获非final的局部变量
无法对控制流进行抽象

上面的多数问题均在Java SE 8中得以解决：

通过提供更简洁的语法和局部作用域规则，Java SE 8彻底解决了问题1和问题2
通过提供更加灵活而且便于优化的表达式语义，Java SE 8绕开了问题3
通过允许编译器推断变量的“常量性”（finality），Java SE 8减轻了问题4带来的困扰

2. 让Android Stutio支持Lambda

目前Android开发工具已经从Eclipse 的ADT迁移到了Android Studio，但是Android Studio目前还没有直接支持Lambda，需要插件支持，当然，JDK版本也必须使用JDK 8 或者以上。按照下面步骤配置Gradle：

(1). 引入retrolambda插件：

在Module:app 的build.gradle中添加

apply plugin: 'com.android.application'
apply plugin: 'me.tatarka.retrolambda'  //添加此句

(2). 设置java版本

在Module:app 的build.gradle的android节点中添加如下代码

android {
        compileSdkVersion 21
        buildToolsVersion "21.1.2"
         ...
         //设置java版本
        compileOptions {
            sourceCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8
            targetCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8
        }
}

(3). 引入retrolambda的类路径

在project的build.gradle中的buildscript->dependencies节点中添加如下代码

buildscript {
    repositories {
        jcenter()
        mavenCentral() //添加
    }
    dependencies {
        classpath 'com.android.tools.build:gradle:2.1.0'
        classpath 'me.tatarka:gradle-retrolambda:3.2.5'  //添加
    }
}

//添加
// Required because retrolambda is on maven central
repositories {
    mavenCentral()
}

(4). 对build.gradle进行build

(5). 将下面代码拷贝到Activity中运行

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_main);
    TextView textView = (TextView)findViewById(R.id.textview);

    textView.setOnClickListener(v -> Toast.makeText(getApplicationContext(), "Lambda", Toast.LENGTH_LONG).show());
}

通过上面的配置，Android Stutio就能使用Lambda语法了，下面我们具体学习关于Lambda的相关知识。

3. 函数式接口（Functional interfaces）

接下来的内容会一步步带大家了解Lambda表达式，但是在讲Lambda语法之前，我们需要认识Lambda大概长什么样子：（参数列表）－> {函数体};

在文章开头，我们使用OnClickListener这个监听接口体验了Lambda表达式，有的同学可能在想，如果有了Lambda表达式以后，是不是所有的接口都能用这么简洁的方式了？比如下面：

EditText editText = (EditText) findViewById(R.id.editText);
editText.addTextChangedListener(new TextWatcher() {
    @Override
    public void beforeTextChanged(CharSequence s, int start, int count, int after) {
    }

    @Override
    public void onTextChanged(CharSequence s, int start, int before, int count) {
    }

    @Override
    public void afterTextChanged(Editable s) {
    }
});

TextWatcher这个接口能使用Lambda语法吗？答案是NO，并不是所有的接口都能使用Lambda语法，如果要使用Lambda语法，这个接口必须符合规范，它必须是“函数式接口”。什么是函数式接口？

一个函数式接口是一个能够使用类函数做为参数的类型，一个lambda表达式支持提供这样一个实参。好深奥的样子，举个通俗的栗子，我们设置点击监听是为了在按钮被点击之后执行一段代码，按照普通人的思想，代码应该这样写(伪代码)：

button.set点击监听({点击后需要执行的代码})；

我们应该将｛点击后需要执行的代码｝直接作为参数传入，当然为了体现封装的特性，我们需要将这段代码块封装成方法：

 button.set点击监听(onClick())；
 onClick(){
      点击后需要执行的代码;
 }

我们知道java是面向对象的编程语言，不支持方法作为参数被传入，所以必须用一个接口去封装它，这就是OnClickListener，我们传统的匿名类方式。而Lambda表达式在表面上来看就像是直接将一段代码作为方法参数传入了(本质就是一个匿名的方法)，更像是面向函数的编程语言，为了能够使用这样简洁的编程方式，必须给它定义个规矩，这就是“函数式接口”为什么会出现，它就是规矩，要想使用Lambda表达式，接口必须遵循这个规矩。

那函数式接口到底需要满足怎样的条件？

一个接口，如果只有一个显式声明的抽象方法（可以有其他非抽象方法），那么它就是一个函数接口（之前它们被称为SAM类型，即单抽象方法类型（Single Abstract Method））。函数式接口一般用@FunctionalInterface标注出来（也可以不标）。

卧槽，接口怎么能允许有非抽象方法呢？那不是抽象类了吗？但是jdk8中接口就能有非抽象方法，这些方法由default修饰，jdk8在java.util.function包中新增了很多函数式接口，这些接口都只有一个抽象方法，但有多个default修饰的实现方法，这些接口上都有一个@FunctionalInterface的注解，表示这是一个函数式接口，加上这个注解之后，编译器就会验证该接口是否满足函数式接口的要求。如果带@FunctionalInterface注解的接口定义了两个抽象方法会报语法错误，这也成了检测函数式接口的一种方式。比如下面function包中新增的函数式接口：

/**
 * 函数式接口
 * @since 1.8
 */
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {

    /**
     * 抽象方法
     */
    R apply(T t);

    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }

    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }

    static <T> Function<T, T> identity() {
        return t -> t;
    }
}

默认方法和静态接口方法：

Java SE 7时代为一个已有的类库增加功能是非常困难的。具体的说，接口在发布之后就已经被定型，除非我们能够一次性更新所有该接口的实现，否则向接口添加方法就会破坏现有的接口实现。默认方法（之前被称为虚拟扩展方法或守护方法）的目标即是解决这个问题，使得接口在发布之后仍能被逐步演化。

默认方法利用面向对象的方式向接口增加新的行为。它是一种新的方法：接口方法可以是抽象的或是默认的。默认方法拥有其默认实现，实现接口的类型通过继承得到该默认实现（如果类型没有覆盖该默认实现）。此外，默认方法不是抽象方法，所以我们可以放心的向函数式接口里增加默认方法，而不用担心函数式接口的单抽象方法限制。

除了默认方法，Java SE 8还在允许在接口中定义静态方法。这使得我们可以从接口直接调用和它相关的辅助方法（Helper method），而不是从其它的类中调用（之前这样的类往往以对应接口的复数命名，例如Collections）。比如，我们一般需要使用静态辅助方法生成实现Comparator的比较器，在Java SE 8中我们可以直接把该静态方法定义在Comparator接口中：

public static <T, U extends Comparable<? super U>>
    Comparator<T> comparing(Function<T, U> keyExtractor) {
  return (c1, c2) -> keyExtractor.apply(c1).compareTo(keyExtractor.apply(c2));
}

关于函数式接口，有兴趣的同学可以去了解一下java.util.function这个包中的接口；我就不多说了。关键的是记住一条，Lambda表达式只适用于只有只有一个抽象方法的“函数式接口”。这就是为什么TextWatcher不能使用Lambda表达式（有3个抽象方法）。

4. Lambda表达式的目标类型以及匹配

我们可以把Lambda表达式当做是一个Object，但它有自己的类型名称叫做“目标类型（target type）”。Lambda表达式的目标类型是“函数接口（functional interface）”，我们不能把Lambda表达式直接赋值给Object，一个Lambda表达式只有在转型成函数接口后才能被当作Object使用。比如：

//可以用一个Lambda表达式为一个函数接口赋值
Runnable r1 = () -> {System.out.println("Hello Lambda!");};
//然后再赋值给一个Object
Object obj1 = r1;

//不能这样干  ERROR! Object is not a functional interface!
Object obj2 = () -> {System.out.println("Hello Lambda!");};

//必须显式的转型成一个函数接口才可以
Object obj3 = (Runnable) () -> { System.out.println("Hello Lambda!"); };

//Lambda表达式只有在转型成一个函数接口后才能被当做Object使用,所以下面这句也不能编译
System.out.println( () -> {} ); //错误! 目标类型不明确，println方法可以接受任何类型的参数，而() -> {}能匹配上很多函数接口

//必须先转型
System.out.println( (Runnable)() -> {} ); // 正确

一个Lambda表达式可以有多个目标类型（函数式接口），只要函数匹配成功即可，java编译时会自动根据上下文去推断对应的函数接口。但是Lambda表达式必须至少有一个目标类型，要不然就是语法错误。栗子：

如果SDK中有另一个跟OnClickListener一样的函数接口，但是接口名不一样：

public interface MyOnClickListener {
    void onClick(View v);
}

下面这句代码也是正确的，编译的时候发现setOnClickListener方法接受的是OnClickListener类型，而v -> Log.v(TAG, "Lambda”)正好符合onClick(View v)方法，所以java编译器就会自动将其匹配为OnClickListener函数接口，而不是MyOnClickListener。

 findViewById(R.id.textView).setOnClickListener( v -> Log.v(TAG, "Lambda"));

5. Lambda表达式语法

(1). 基础语法和语法简化

lambda表达式的语法由参数列表、箭头符号->和函数体组成。函数体既可以是一个表达式，也可以是一个语句块：

表达式：表达式会被执行然后返回执行结果。
语句块：语句块中的语句会被依次执行，就像方法中的语句一样

请看下面示例：

/**
* 示例中用到的函数接口：
*/
private interface Interface1{
    boolean hasPerson(String name, int age, String addr);
}
private interface Interface2{
    boolean hasPerson(String name);
}
private interface Interface3{
    boolean eat();
}
private interface Interface4{
    void eat();
}

下面是完整的形式：

private void lambda3(){
    Interface1 in1 = (String name, int age, String addr) -> {
        Log.v(TAG, "有这个人吗？");
        Log.v(TAG, "没有啊");
        return false;
    };
}

参数列表中的参数类型一般都能省略，译器都可以从上下文环境中推断出lambda表达式的参数类型。这样lambda表达式就变成了：

Interface1 in2 = (name, age, addr) -> {
    Log.v(TAG, "有这个人吗？");
    Log.v(TAG, "没有啊");
    return false;
};

当lambda表达式的参数个数只有一个，可以省略小括号。lambda表达式简写为：

Interface2 in21 = name -> {
    Log.v(TAG, "有这个人吗？");
    Log.v(TAG, "没有啊");
    return false;
};

当参数为空时，不能省略（）

Interface3 in31 = () -> {
    Log.v(TAG, "吃饭了吗");
    return true;
};

当lambda表达式只包含一条语句时:

//当lambda表达式只包含一条语句时，可以省略大括号、return和语句结尾的分号
Interface4 in4 = ()-> Log.v(TAG, "吃饭了吗");
//只有一return语句
Interface3 in32 = ()-> {return false;};
//可以省略return、大括号和分号（要省略都省略，不能只省略其中几项）
Interface3 in33 = () -> false;

(2). Lambda表达式的词法作用域

在内部类中使用变量名（以及this）非常容易出错。内部类中通过继承得到的成员（包括来自Object的方法）可能会把外部类的成员掩盖，此外未限定的this引用会指向内部类自己而非外部类。

相对于内部类，lambda表达式的语义就十分简单。它不会从父类（supertype）中继承任何变量名，也不会引入一个新的作用域。lambda表达式基于词法作用域，也就是说lambda表达式函数体里面的变量和它外部环境的变量具有相同的语义（也包括lambda表达式的形式参数）。此外，’this’关键字及其引用在lambda表达式内部和外部也拥有相同的语义。示例：

/**
 * Lambda表达式中的词法作用域
 */
private void lambdaThis(){
    //this代表的是外部的Activity对象
    Runnable r1 = () -> Log.v(TAG, this+"");//com.openxu.rxjava.MainActivity@527ed28c
    r1.run();
    //toString()是外部类Activity的toString，而不是Runnable的
    Runnable r2 = () -> Log.e(TAG, toString());//com.openxu.rxjava.MainActivity@527ed28c
    r2.run();
}

(3). 变量捕获

在Java 7中，编译器对内部类中引用的外部变量（即捕获的变量）要求非常严格：如果捕获的变量没有被声明为final就会产生一个编译错误。java 8中放宽了这个限制，对于lambda表达式和内部类，我们允许在其中捕获那些符合有效只读的局部变量。简单的说，如果一个局部变量在初始化后从未被修改过，那么它就符合有效只读的要求，换句话说外部变量加上final后也不会导致编译错误的局部变量就是有效只读变量。尽管我们放宽了对捕获变量的语法限制，但试图修改捕获变量的行为仍然会被禁止。示例：

/**
 * Lambda表达式中的变量捕获
 * lambda表达式对值封闭，对变量开放
 */
private void lambdaFinal() {
    String str = "abcdefg";
    Runnable r1 = new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            Log.v(TAG, str);   //只是打印str，并不作修改，允许
            // str = "abc"; //编译错误，str不能修改
        }
    };
    Runnable r2 = () -> Log.e(TAG, str);//只是打印str，并不作修改，允许
    //Runnable r3 = () -> {str = ""};//编译错误，str不能修改
}

特别说明：

对this的引用，以及通过this对未限定字段的引用和未限定方法的调用在本质上都属于使用final局部变量。包含此类引用的lambda表达式相当于捕获了this实例。在其它情况下，lambda对象不会保留任何对this的引用。这个特性对内存管理是一件好事：内部类实例会一直保留一个对其外部类实例的强引用，而那些没有捕获外部类成员的lambda表达式则不会保留对外部类实例的引用。要知道内部类的这个特性往往会造成内存泄露。

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