Java8 Lambda表达式

时间:2022-05-23 老K的Java博客人气:0

在Java 8之前，对集合进行排序需要为排序中使用的比较器 Comparator 创建一个匿名内部类：

new Comparator<Human>() {
    @Override
    public int compare(Human h1, Human h2) {
        return h1.getName().compareTo(h2.getName());
    }
}

这仅用于对 Human 实体列表进行排序：

@Test
public void givenPreLambda_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    Collections.sort(humans, new Comparator<Human>() {
        @Override
        public int compare(Human h1, Human h2) {
            return h1.getName().compareTo(h2.getName());
        }
    });
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

支持Lambda的基本排序

随着Lambdas的引入，我们现在可以绕过匿名内部类，通过简单的函数语义实现相同的结果：

(final Human h1, final Human h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());

类似地，我们现在可以像以前一样测试行为：

@Test
public void whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    humans.sort(
      (Human h1, Human h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));
 
    assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

注意，我们还使用添加到java中的新排序API。 java.util.List 使用Java8而不是旧集合列出 Collections.sort 。

无类型定义的基本排序

我们可以通过不指定类型定义来进一步简化表达式；编译器能够自行推断出以下各项：

(h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName())

同样，测试仍然非常相似：

@Test
public void 
  givenLambdaShortForm_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    humans.sort((h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));
 
    assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

使用引用静态方法进行排序

接下来，我们将使用Lambda表达式和对静态方法的引用来执行排序。

首先，我们将使用与 Comparator<Human> 对象中的 compare 方法完全相同的签名来定义 CompareBynametEnable 方法：

public static int compareByNameThenAge(Human lhs, Human rhs) {
    if (lhs.name.equals(rhs.name)) {
        return Integer.compare(lhs.age, rhs.age);
    } else {
        return lhs.name.compareTo(rhs.name);
    }
}

然后我们要调用 humans.sort 使用此引用的排序方法：

humans.sort(Human::compareByNameThenAge);

最终结果是使用静态方法作为比较器对集合进行工作排序：

@Test
public void 
  givenMethodDefinition_whenSortingEntitiesByNameThenAge_thenCorrectlySorted() {
    
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    humans.sort(Human::compareByNameThenAge);
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

Sort Extracted Comparators

通过使用实例方法引用和比较器，我们甚至可以避免定义比较逻辑本身。比较方法，该方法基于该函数提取并创建可比较的。

我们将使用 getName（） 来构建Lambda表达式并按名称对列表进行排序：

@Test
public void 
  givenInstanceMethod_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    Collections.sort(
      humans, Comparator.comparing(Human::getName));
    assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

反向排序

JDK 8还引入了一种辅助方法来反转比较器。我们可以很快利用这一点来逆转我们的排序：

@Test
public void whenSortingEntitiesByNameReversed_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Jack", 12)
    );
    
    Comparator<Human> comparator
      = (h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());
    
    humans.sort(comparator.reversed());
 
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

使用多个条件进行排序

比较lambda表达式不必如此简单。我们还可以编写更复杂的表达式，例如，先按名称，然后按年龄对实体进行排序：

@Test
public void whenSortingEntitiesByNameThenAge_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 12), 
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Zack", 12)
    );
    
    humans.sort((lhs, rhs) -> {
        if (lhs.getName().equals(rhs.getName())) {
            return Integer.compare(lhs.getAge(), rhs.getAge());
        } else {
            return lhs.getName().compareTo(rhs.getName());
        }
    });
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

使用多个条件排序-组合

同样的比较逻辑，首先按名称排序，然后按年龄排序，也可以通过新的composition支持来实现。

从JDK 8开始，我们现在可以将多个比较器链接在一起，以构建更复杂的比较逻辑：

@Test
public void 
  givenComposition_whenSortingEntitiesByNameThenAge_thenCorrectlySorted() {
    
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(
      new Human("Sarah", 12), 
      new Human("Sarah", 10), 
      new Human("Zack", 12)
    );

    humans.sort(
      Comparator.comparing(Human::getName).thenComparing(Human::getAge)
    );
    
    Assert.assertThat(humans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

使用Stream.sorted()对列表进行排序

我们还可以使用Java 8的Stream sorted（）API对集合进行排序。

我们可以使用自然排序以及比较器提供的排序对流进行排序。为此，我们有两个sorted（）API的重载变体：

sorted()–使用自然排序对流的元素进行排序；元素类必须实现可比较的接口。
sorted(Comparator<? super T> comparator)–基于Comparator实例对元素进行排序

让我们看一个如何将sorted（）方法用于自然排序的示例：

@Test
public final void 
  givenStreamNaturalOrdering_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    List<String> letters = Lists.newArrayList("B", "A", "C");
	
    List<String> sortedLetters = letters.stream().sorted().collect(Collectors.toList());
    assertThat(sortedLetters.get(0), equalTo("A"));
}

现在，让我们看看如何在 sorted() API中使用自定义比较器：

@Test
public final void 
  givenStreamCustomOrdering_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {	
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
    Comparator<Human> nameComparator = (h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName());
	
    List<Human> sortedHumans = 
      humans.stream().sorted(nameComparator).collect(Collectors.toList());
    assertThat(sortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

如果使用比较器，我们可以进一步简化上述示例。 Comparator.comparing() 方法：

@Test
public final void 
  givenStreamComparatorOrdering_whenSortingEntitiesByName_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
 
    List<Human> sortedHumans = humans.stream()
      .sorted(Comparator.comparing(Human::getName))
      .collect(Collectors.toList());
      
    assertThat(sortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Jack", 12)));
}

使用Stream.sorted()对列表进行反向排序

我们也可以使用 Stream.sorted() 对集合进行反向排序。

首先，让我们看一个如何将sorted（）方法与Comparator相结合的示例。reverseOrder（）按与自然顺序相反的顺序对列表排序：

@Test
public final void 
  givenStreamNaturalOrdering_whenSortingEntitiesByNameReversed_thenCorrectlySorted() {
    List<String> letters = Lists.newArrayList("B", "A", "C");

    List<String> reverseSortedLetters = letters.stream()
      .sorted(Comparator.reverseOrder())
      .collect(Collectors.toList());
      
    assertThat(reverseSortedLetters.get(0), equalTo("C"));
}

现在让我们看看如何使用sorted（）方法和自定义比较器：

@Test
public final void 
  givenStreamCustomOrdering_whenSortingEntitiesByNameReversed_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));
    Comparator<Human> reverseNameComparator = 
      (h1, h2) -> h2.getName().compareTo(h1.getName());

    List<Human> reverseSortedHumans = humans.stream().sorted(reverseNameComparator)
      .collect(Collectors.toList());
    assertThat(reverseSortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

请注意，compareTo的调用是翻转的，它负责反转。

最后，让我们使用比较器简化上述示例。Comparator.comparing() 方法：

@Test
public final void 
  givenStreamComparatorOrdering_whenSortingEntitiesByNameReversed_thenCorrectlySorted() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(new Human("Sarah", 10), new Human("Jack", 12));

    List<Human> reverseSortedHumans = humans.stream()
      .sorted(Comparator.comparing(Human::getName, Comparator.reverseOrder()))
      .collect(Collectors.toList());
    
    assertThat(reverseSortedHumans.get(0), equalTo(new Human("Sarah", 10)));
}

Null值

到目前为止，我们实现的比较器不能对包含空值的集合进行排序。也就是说，如果集合至少包含一个null元素，则sort方法会引发 NullPointerException ：

@Test(expected = NullPointerException.class)
public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByName_thenThrowsNPE() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(null, new Human("Jack", 12));

    humans.sort((h1, h2) -> h1.getName().compareTo(h2.getName()));
}

最简单的解决方案是在比较器实现中手动处理空值：

@Test
public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByNameManually_thenMovesTheNullToLast() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(null, new Human("Jack", 12), null);

    humans.sort((h1, h2) -> {
        if (h1 == null) {
            return h2 == null ? 0 : 1;
        }
        else if (h2 == null) {
            return -1;
        }
        return h1.getName().compareTo(h2.getName());
    });

    Assert.assertNotNull(humans.get(0));
    Assert.assertNull(humans.get(1));
    Assert.assertNull(humans.get(2));
}

在这里，我们将所有空元素推向集合的末尾。为此，比较器将null视为大于非null值。如果两者都为空，则认为它们相等。

此外，我们可以将任何非空安全的比较器 Comparator.nullsLast() 方法，并获得相同的结果：

@Test
public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByName_thenMovesTheNullToLast() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(null, new Human("Jack", 12), null);

    humans.sort(Comparator.nullsLast(Comparator.comparing(Human::getName)));

    Assert.assertNotNull(humans.get(0));
    Assert.assertNull(humans.get(1));
    Assert.assertNull(humans.get(2));
}

同样，我们可以使用 Comparator.nullsFirst() 将null元素移到集合的开头：

@Test
public void givenANullElement_whenSortingEntitiesByName_thenMovesTheNullToStart() {
    List<Human> humans = Lists.newArrayList(null, new Human("Jack", 12), null);

    humans.sort(Comparator.nullsFirst(Comparator.comparing(Human::getName)));

    Assert.assertNull(humans.get(0));
    Assert.assertNull(humans.get(1));
    Assert.assertNotNull(humans.get(2));
}

强烈建议使用 nullsFirst（） 或 nullsLast（） 修饰符，因为它们更灵活、可读性更强。

结论

本文演示了使用Java8 Lambda表达式对列表进行排序的各种令人兴奋的方式，这些方式超越了语法糖，转变为真正强大的函数语义。

所有这些示例和代码片段的实现都可以在GitHub上找到： https://github.com/eugenp/tutorials/tree/master/core-java-modules/core-java-lambdas

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