Java GC面試題及答案（第5題）

● 如何在lambda表達式中加入Predicate

上個例子說到，java.util.function.Predicate允許將兩個或更多的Predicate合成一個。它提供類似于邏輯操作符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。例如，要得到所有以J開始，長度為四個字母的語言，可以定義兩個獨立的Predicate示例分別表示每一個條件，然后用Predicate.and()方法將它們合并起來。

如下所示：

// 甚至可以用 and()、or()和 xor()邏輯函數(shù)來合并 Predicate，
// 例如要找到所有以 J 開始，長度為四個字母的名字，你可以合并兩個 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));

類似地，也可以使用or()和xor()方法。本例著重介紹了如下要點：可按需要將Predicate作為單獨條件然后將其合并起來使用。簡而言之，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表達式達到事半功倍的效果。

● Java 8中使用lambda表達式的Map和Reduce示例

本例介紹最廣為人知的函數(shù)式編程概念map。它允許你將對象進行轉換。例如在本例中，我們將costBeforeTax列表的每個元素轉換成為稅后的值。我們將x->x*x lambda表達式傳到map()方法，后者將其應用到流中的每一個元素。然后用forEach()將列表元素打印出來。使用流API的收集器類，可以得到所有含稅的開銷。有toList()這樣的方法將map或任何其他操作的結果合并起來。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，下一個例子將會講到。

/ 不使用 lambda 表達式為每個訂單加上 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（例如列表）元素進行轉換的。還有一個 reduce() 函數(shù)可以將所有值合并成一個。Map 和 Reduce 操作是函數(shù)式編程的核心操作，因為其功能，reduce 又被稱為折疊操作。另外，reduce 并不是一個新的操作，你有可能已經在使用它。SQL 中類似 sum()、avg() 或者 count() 的聚集函數(shù)，實際上就是reduce 操作，因為它們接收多個值并返回一個值。流 API 定義的 reduceh() 函數(shù)可以接受 lambda 表達式，并對所有值進行合并。IntStream 這樣的類有類似 average()、count()、sum() 的內建方法來做 reduce 操作，也有mapToLong()、mapToDouble() 方法來做轉換。這并不會限制你，你可以用內建方法，也可以自己定義。在這個 Java 8 的 Map Reduce 示例里，我們首先對所有價格應用 12% 的 VAT，然后用 reduce() 方法計算總和。

// 為每個訂單加上 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);

● 通過過濾創(chuàng)建一個String列表

過濾是Java開發(fā)者在大規(guī)模集合上的一個常用操作，而現(xiàn)在使用lambda表達式和流API過濾大規(guī)模數(shù)據(jù)集合是驚人的簡單。流提供了一個filter()方法，接受一個Predicate對象，即可以傳入一個lambda表達式作為過濾邏輯。下面的例子是用lambda表達式過濾Java集合，將幫助理解。

/ 創(chuàng)建一個字符串列表，每個字符串長度大于 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，關于filter()方法有個常見誤解。在現(xiàn)實生活中，做過濾的時候，通常會丟棄部分，但使用filter()方法則是獲得一個新的列表，且其每個元素符合過濾原則。

● 對列表的每個元素應用函數(shù)

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

// 將字符串換成大寫并用逗號鏈接起來
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

● 復制不同的值，創(chuàng)建一個子列表

本例展示了如何利用流的distinct()方法來對集合進行去重

///用所有不同的數(shù)字創(chuàng)建一個正方形列表
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等流的類中，有個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，我們用這個方法來計算列表的最大值和最小值。它也有getSum()和getAverage()方法來獲得列表的所有元素的總和及平均值。

/獲取數(shù)字的個數(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lambda表達式，這對于新手來說是個合適的任務量，你可能需要親自運行示例程序以便掌握。試著修改要求創(chuàng)建自己的例子，達到快速學習的目的。

補充：從例子中我們可以可以看到，以前寫的匿名內部類都用了lambda表達式代替了。

● 那么，我們簡單談談“lambda表達式&匿名內部類”

● 兩者不同：

1.關鍵字this

(1)匿名內部類中的this代表匿名類

(2)Lambda表達式中的this代表lambda表達式的類

2.編譯方式不同

(1)匿名內部類中會編譯成一個.class文件，文件命名方式為：主類+$+(1，2，3.......)

(2)Java編譯器將lambda表達式編譯成類的私有方法。使用了Java 7的invokedynamic字節(jié)碼指令來動態(tài)綁定這個方法

● Java8中的lambda表達式6要點

要點1：lambda表達式的使用位置，預定義使用了@Functional注釋的函數(shù)式接口，自帶一個抽象函數(shù)的方法，或者SAM（Single Abstract Method單個抽象方法）類型。這些稱為lambda表達式的目標類型，可以用作返回類型，或lambda目標代碼的參數(shù)。例如，若一個方法接收Runnable、Comparable或者Callable接口，都有單個抽象方法，可以傳入lambda表達式。類似的，如果一個方法接受聲明于java.util.function包內的接口，例如Predicate、Function、Consumer或Supplier，那么可以向其傳lambda表達式。

要點2：lambda表達式和方法引用，lambda表達式內可以使用方法引用，僅當該方法不修改lambda表達式提供的參數(shù)。本例中的lambda表達式可以換為方法引用，因為這僅是一個參數(shù)相同的簡單方法調用。

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

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

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

事實上，可以省略這里的 lambda 參數(shù)的類型聲明，編譯器可以從列表的類屬性推測出來。

要點 3：lambda 表達式內部引用資源，lambda 內部可以使用靜態(tài)、非靜態(tài)和局部變量，這稱為 lambda 內的變量捕獲。

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

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

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

要點 6：lambda 表達式的限制，lambda 表達式有個限制，那就是只能引用 final 或 final  局部變量，這就是說不能在 lambda 內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，它看起來更像不可變閉包，類似于 Python。