java8 lambda表达式与集合类批处理操作

一、基本概念

    λ表达式可以被当做是一个Object。λ表达式的类型，叫做“目标类型（target type）”。λ表达式的目标类型是“函数接口（functional interface）”，这是Java8新引入的概念。它的定义是：一个接口，如果只有一个显式声明的抽象方法，那么它就是一个函数接口。一般用@FunctionalInterface标注出来（也可以不标）。

@FunctionalInterface
public interface Runnable { void run(); }
    
public interface Callable<V> { V call() throws Exception; }
    
public interface ActionListener { void actionPerformed(ActionEvent e); }
    
public interface Comparator<T> { int compare(T o1, T o2); boolean equals(Object obj); }

    注意最后这个Comparator接口。它里面声明了两个方法，貌似不符合函数接口的定义，但它的确是函数接口。这是因为equals方法是Object的，所有的接口都会声明Object的public方法——虽然大多是隐式的。所以，Comparator显式的声明了equals不影响它依然是个函数接口

    集合类的批处理操作API的目的是实现集合类的“内部迭代”，并期望充分利用现代多核CPU进行并行计算。
    Java8之前集合类的迭代（Iteration）都是外部的，即客户代码，不能充分利用cpu的多核资源。而内部迭代意味着改由Java类库来进行迭代，而不是客户代码.

    Java8为集合类引入了一个重要概念：流（stream）。一个流通常以一个集合类实例为其数据源，然后在其上定义各种操作。流的API设计使用了管道（pipelines）模式。对流的一次操作会返回另一个流。如同IO的API或者StringBuffer的append方法那样，从而多个不同的操作可以在一个语句里串起来.

二、λ表达式的使用

    一个λ表达式只有在转型成一个函数接口后才能被当做Object使用

    可以用一个λ表达式为一个函数接口赋值，然后再赋值给一个Object

    一个λ表达式可以有多个目标类型（函数接口），只要函数匹配成功即可。但需注意一个λ表达式必须至少有一个目标类型

    λ表达式主要用于替换以前广泛使用的内部匿名类，各种回调，比如事件响应器、传入Thread类的Runnable等

new Thread( () -> {
        System.out.println("This is from an anonymous method (lambda exp).");
    } );

    注意线程里的λ表达式，你并不需要显式地把它转成一个Runnable，因为Java能根据上下文自动推断出来：一个Thread的构造函数接受一个Runnable参数，而传入的λ表达式正好符合其run()函数，所以Java编译器推断它为Runnable。

    filter方法的参数是Predicate类型，forEach方法的参数是Consumer类型，它们都是函数接口，所以可以使用λ表达式

三、代码样例

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;

public class Main {
	private static List<Person> persons = Arrays.asList(new Person("Joe", 12),
			new Person("Jim", 19), new Person("John", 21));
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// testStreamAPI();
		// testStreamMap();
		// testStreamPerformance();
		testInt(2, 3, 4, 2, 3, 5, 1);
		testOccurrence(2, 3, 4, 2, 3, 5, 1);
		distinctSum(2, 3, 4, 2, 3, 5, 1);
		testNestLambda();
	}

	public static void testStreamAPI() {
		// 打印年龄大于12的人
		System.out.println("使用顺序流串行打印");
		persons.stream().filter(p -> p.getAge() > 12)
				.collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new))
				.forEach(p -> {
					System.out.println(p);
				});
		System.out.println("使用并行流并行打印，即利用多核技术可将大数据通过多核并行处理");
		persons.parallelStream().filter(p -> p.getAge() > 12)
				.collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new))
				.forEach(p -> {
					System.out.println(p);
				});
	}

	public static void testStreamMap() {
		// 应该用filter过滤，然后再使用map进行转换
		persons.parallelStream().map(p -> {
			if (p.getAge() > 18)
				return p;
			return null;
		}).collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new)).forEach(p -> {
			if (p != null)
				System.out.println(p);
		});

		persons.parallelStream().filter(p -> p.getAge() > 18)
				.map(p -> new Adult(p))
				.collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new))
				.forEach(p -> {
					if (p != null)
						System.out.println(p);
				});
	}

	public static void testStreamReduce() {
		persons.parallelStream().filter(p -> p.getAge() > 18)
				.map(p -> new Adult(p))
				.collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new))
				.forEach(p -> {
					if (p != null)
						System.out.println(p);
				});
	}

	public static void testStreamPerformance() {
		// 初始化一个范围100万整数流,求能被2整除的数字，toArray（）是终点方法
		long start1 = System.nanoTime();
		int a[] = IntStream.range(0, 1_000_000).filter(p -> p % 2 == 0)
				.toArray();
		System.out.printf("测试顺序流的性能: %.2fs",
				(System.nanoTime() - start1) * 1e-9);

		long start2 = System.nanoTime();
		int b[] = IntStream.range(0, 1_000_000).parallel()
				.filter(p -> p % 2 == 0).toArray();
		System.out.printf(" 测试并行流的性能: %.2fs",
				(System.nanoTime() - start2) * 1e-9);
		// 本机的测试结果是：测试顺序流的性能: 0.02s 测试并行流的性能: 0.01s
		// 在100万时，并发流快些，1000万，并发流反而会慢些，估计和线程的频繁切换有关（本机是8线程CPU）
	}

	public static void testInt(Integer... numbers) {
		List<Integer> l = Arrays.asList(numbers);
		List<Integer> r = l.stream()
				.map(e -> new Integer(e))
				.filter(e -> e > 2)
				.distinct()
				.collect(Collectors.toList());
		System.out.println("testInt result is: " + r);
	}

	public static void testOccurrence(Integer... numbers) {
		List<Integer> l = Arrays.asList(numbers);
		Map<Integer, Integer> r = l
				.stream()
				.map(e -> new Integer(e))
				.collect(
						Collectors.groupingBy(p -> p,
								Collectors.summingInt(p -> 1)));
		System.out.println("testOccurrence result is: " + r);
	}

	public static void distinctSum(Integer... numbers) {
		List<Integer> l = Arrays.asList(numbers);
		int sum = l.stream()
				.map(e -> new Integer(e))
				.distinct()
				.reduce(0, (x, y) -> x + y); // equivalent to .sum()
		System.out.println("distinctSum result is: " + sum);
	}
	
	public static void testNestLambda() throws Exception{
		 Callable<Runnable> c1 = () -> () -> { System.out.println("Nested lambda"); };
		 c1.call().run();
		// 用在条件表达式中
		Callable<Integer> c2 = false ? (() -> 42) : (() -> 24);
		System.out.println(c2.call());
	}
}

class Person {
	private String name;
	private int age;

	public Person(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public String getName() {
		System.out.println(name);
		return name;
	}

	public int getAge() {
		return age;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "name:" + name + " age:" + age;
	}
}

class Adult extends Person {
	public Adult(Person p) {
		super(p.getName(), p.getAge());
	}
}

四、参考资料

http://openjdk.java.net/projects/lambda/

http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/lambdaexpressions.html