方法的引用

lambda 表达式还添加了一类新语法,用来引用方法,也就是说方法也可以作为一个对象被调用。根据不同的方法类型,方法的引用包括引用静态方法、引用成员方法和引用构造方法等。

引用静态方法

引用静态方法的语法如下:

     类名::静态方法名

这个语法中出现了一个新的操作符 “::”,这是由两个英文冒号组成的操作符,冒号之间没有空格。这个操作符左边表示方法所属的类名,右边是方法名。需要注意的是,这个语法中方法名是没有圆括号的。

【例14.7】使用lambda表达式引用静态方法(实例位置:资源包\TM\sl\14\7)

创建函数式接口和测试类,在接口中定义抽象方法 method(),在测试类中编写一个可以用来实现抽象方法的静态方法— add() 方法。在 main() 方法中创建接口对象,并使用引用静态方法的语法让接口对象的抽象方法按照测试类的 add() 方法来实现。

interface StaticMethodInterface { 							// 测试接口
    int method(int a, int b);  								// 抽象方法
}
public class StaticMethodDemo {
    static int add(int x, int y) {								// 静态方法,返回两个参数相加的结果
        return x + y;                         				//返回相加结果
    }

    public static void main(String[] args) {
        StaticMethodInterface sm = StaticMethodDemo::add; 		//引用StaticMethodDemo类的静态方法
        int result = sm.method(15, 16);						//直接调用接口方法获取结果
        System.out.println("接口方法结果:" + result); 			//输出结果
    }
}

运行结果如下:

     接口方法结果:31

从这个结果中可以看出,接口方法得出的结果正是按照 add() 方法中的逻辑计算出来的。

引用成员方法

引用成员方法的语法如下:

     对象名::成员方法名

与引用静态方法语法不同,这里操作符左侧的内容必须是一个对象名,而不是类名。这种语法也可以达到抽象方法按照类成员方法逻辑来实现的目的。

【例14.8】使用lambda表达式引用成员方法(实例位置:资源包\TM\sl\14\8)

创建函数式接口和测试类,在接口中定义抽象方法 method(),在测试类中编写一个可以用来实现抽象方法的成员方法— format() 方法。在 main() 方法中创建接口对象,并使用引用成员方法的语法让接口对象的抽象方法按照测试类的 format() 方法来实现。

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
interface InstanceMethodInterface {                    // 创建测试接口
    String method(Date date);                           // 带参数的抽象方法
}
public class InstanceMethodDemo {
    public String format(Date date) {                  // 格式化方法
        // 创建日期格式化对象,并指定日期格式
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        return sdf.format(date);                       // 返回格式化结果
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 创建类对象
        InstanceMethodDemo demo = new InstanceMethodDemo();
        // 引用类对象的方法
        InstanceMethodInterface im = demo::format;
        Date date = new Date();                       // 创建日期对象
        System.out.println("默认格式:" + date);     // 输出日期对象默认格式
        // 输出经过接口方法处理过的格式
        System.out.println("接口输出的格式:" + im.method(date));
    }
}

运行结果如下:

     默认格式:Thu Jan 19 09:22:19 CST 2023
     接口输出的格式:2023-01-19

从这个结果中可以看出,抽象方法的结果是按照类成员方法的逻辑计算出来的。

引用带泛型的方法

泛型是 Java 开发经常使用到的功能,“::” 操作符支持引用带泛型的方法。除方法外,“::” 操作符也支持引用带泛型的类。

【例14.9】使用lambda表达式引用带泛型的方法(实例位置:资源包\TM\sl\14\9)

创建函数式接口和测试类,在接口定义时添加泛型 T,并且在抽象方法参数中使用此泛型。在测试类中创建带有泛型的静态方法,同样在方法参数中使用此泛型。抽象方法和类静态方法参数类型保持一致。类静态方法会利用哈希集合不保存重复数据的原理,实现过滤数组中的重复数据。

import java.util.HashSet;
interface ParadigmInterface<T> {                           // 测试接口
    int method(T[] t);                                      // 抽象方法
}

public class ParadigmDemo {// 测试类
    // 静态方法,使用泛型参数,在方法名之前定义泛型。此方法用于查找数组中的重复元素个数
    static public <T> int repeatCoount(T[] t) {
        int arrayLength = t.length;                     	// 记录数组长度
        java.util.HashSet<T> set = new HashSet<>(); 		// 创建哈希集合
        for (T tmp : t) {                        			// 遍历数组
            set.add(tmp);  							// 将数组元素放入集合中
        }
        return arrayLength - set.size();                    // 返回数组长度与集合长度的差
    }

    public static void main(String[] args) {
        Integer a[] = {1, 1, 2, 3, 1, 5, 6, 1, 8, 8};   			// 整数数组
        
        String s[] = {"王", "李", "赵", "陈", "李", "孙", "张"};		// 字符串数组
        // 创建接口对象,Integer作为泛型,引入ParadigmDemo类的静态方法,方法名要定义泛型
        ParadigmInterface<Integer> p1 = ParadigmDemo::<Integer> repeatCoount;
        // 调用接口方法
        System.out.println("整数数组重复元素个数:" + p1.method(a));
        // 创建接口对象,String作为泛型,引入ParadigmDemo类的静态方法
 		// 方法名若不定义泛型,则默认使用接口已定义好的的泛型
        ParadigmInterface<String> p2 = ParadigmDemo::repeatCoount;
        // 调用接口对象方法
        System.out.println("字符串数组重复元素个数:" + p2.method(s));
    }
}

运行结果如下:

     整数数组重复元素个数:4
     字符串数组重复元素个数:1

与其他使用泛型的场景一样,要保证代码前后泛型一致,否则会发生编译错误。

引用构造方法

lambda 表达式有 3 种引用构造方法的语法,分别是引用无参构造方法、引用有参构造方法和引用数组构造方法,下面分别进行讲解。

引用无参构造方法

引用构造方法的语法如下:

类名::new

因为构造方法与类名相同,如果在操作符左右都写上类名,会让操作符误以为是在引用与类名相同的静态方法,这样会导致程序出现 bug,所以引用构造方法的语法使用了 new 关键字。在操作符右侧写上 new 关键字,表示引用构造方法。

这个语法有一点要注意:new 关键字之后没有圆括号,也没有参数的定义。如果类中既有无参构造方法,又有有参构造方法,使用引用构造方法语法后,究竟哪一个构造方法被引用了呢?引用哪个构造方法是由函数式接口决定的,“::” 操作符会返回与抽象方法的参数结构相同的构造方法。如果找不到参数接口相同的构造方法,则会发生编译错误。

【例14.10】使用lambda表达式引用无参构造方法(实例位置:资源包\TM\sl\14\10)

创建函数式接口和测试类。测试类中创建一个无参构造方法和一个有参构造方法。接口抽象方法返回值为测试类对象,并且方法无参数。使用引用构造方法语法创建接口对象,调用接口对象方法创建测试类对象,查看输出结果。

interface ConstructorsInterface1 { // 构造方法接口
	ConstructorsDemo1 action(); // 调用无参方法
}

public class ConstructorsDemo1 { // 测试类

	public ConstructorsDemo1() { // 无参构造方法
		System.out.println("调用无参构造方法");
	}

	public ConstructorsDemo1(int i) { // 有参构造方法
		System.out.println("调用有参构造方法");
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 引用ConstructorsTest1类的构造方法
		ConstructorsInterface1 a = ConstructorsDemo1::new;
		ConstructorsDemo1 b = a.action(); // 通过无参方法创建对象

	}
}

运行结果如下:

     调用无参构造方法

从这个结果中可以看出,如果接口方法没有参数,调用的就是无参的构造方法。

引用有参构造方法

引用有参构造方法的语法与引用无参构造方法的语法一样。区别就是函数式接口的抽象方法是有参数的。

【例14.11】使用lambda表达式引用有参数的构造方法(实例位置:资源包\TM\sl\14\11)

创建函数式接口和测试类。测试类创建一个无参构造方法和一个有参构造方法。接口抽象方法返回值为测试类对象,并且方法的参数结构要和测试类有参构造方法的参数结构一致。使用引用构造方法语法创建接口对象,调用接口对象方法创建测试类对象,查看输出结果。

interface ConstructorsInterface2 { // 构造方法接口
	ConstructorsDemo2 action(int i); // 调用有参方法
}

public class ConstructorsDemo2 { // 测试类

	public ConstructorsDemo2() { // 无参构造方法
		System.out.println("调用无参构造方法");
	}

	public ConstructorsDemo2(int i) { // 有参构造方法
		System.out.println("调用有参构造方法,参数为:" + i);
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 引用ConstructorsDemo2类的构造方法
		ConstructorsInterface2 a = ConstructorsDemo2::new;
		ConstructorsDemo2 b = a.action(123); // 通过有参方法创建对象
	}
}

运行结果如下:

     调用有参构造方法,参数为:123

从这个结果中可以看出,无参构造方法没有被调用,接口方法使用的就是有参数的构造方法。

引用数组构造方法

Java 开发可能出现这样一种特殊场景:把数组类型当作泛型。如果方法返回值是泛型,在这种特殊场景下,方法就应该返回一个数组类型的结果。如果要求抽象方法既引用构造方法,又要返回数组类型结果,这种场景下抽象方法的参数就有了另一个含义:数组个数。抽象方法的参数可以决定返回的数组长度,但数组中的元素并不是有值的,还需要再次对其进行赋值。引用数组构造方法的语法也会有所不同,语法如下:

类名[]::new

【例14.12】使用lambda表达式引用数组的构造方法(实例位置:资源包\TM\sl\14\12)

创建函数式接口和测试类。定义接口时创建一个泛型T,同时T作为抽象方法的返回值。抽象方法定义一个整型参数。创建接口对象时,将测试类数组作为泛型,并引用数组构造方法。通过接口方法创建测试类数组,再分别为每个数组元素赋值。

interface ArraysConsInterface<T> {                   // 构造方法接口
    // 抽象方法返回对象数组,方法参数决定数组个数
    T action(int n);
}
public class ArraysConsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 引用数组的构造方法
        ArraysConsInterface<ArraysConsDemo[]> a = ArraysConsDemo[]::new;
        ArraysConsDemo array[] = a.action(3);      // 接口创建数组,并指定数组个数
        array[0] = new ArraysConsDemo();           // 给数组元素实例化
        array[1] = new ArraysConsDemo();
        array[2] = new ArraysConsDemo();
        // 如果调用或给array[3]赋值,代码则会抛出数组下标越界异常
        // array[3] = new ArraysConsDemo();
    }
}

实例中不能给 array[3] 赋值,因为接口方法的参数是 3,创建的数组只包含 3 个元素。

Function接口

在此之前的所有实例中,想要使用 lambda 表达式都需要先创建或调用已有的函数式接口,但 java.util.function 包已经提供了很多预定义函数式接口,就是没有实现任何功能,仅用来封装 lambda 表达式的对象。该包中最常用的接口是 Function<T,R>,这个接口有以下两个泛型。

  • T:被操作的类型,可以理解为方法参数类型。

  • R:操作结果类型,可以理解为方法的返回类型。

Function 接口是函数式接口,因此只有一个抽象方法,但是 Function 接口还提供了 3 个已实现的方法,以方便开发者对函数逻辑进行更深层的处理。Function 接口方法如表14.1所示。

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Figure 1. 表14.1 Function接口方法

【例14.13】使用lambda表达式拼接IP地址(实例位置:资源包\TM\sl\14\13)

创建 Function 接口对象,使用 lambda 表达式实现拼接IP地址的功能,具体代码如下:

import java.util.function.Function;

public class FunctioinDemo {
	// 创建Function接口对象,参数类型是Integer[],返回值类型是String
	Function<Integer[], String> function = (n) -> {
		StringBuilder str = new StringBuilder(); // 创建字符序列
		for (Integer num : n) { // 遍历参数数组
			str.append(num); // 字符序列添加数组元素
			str.append('.'); // 字符序列添加字符'.'
		}
		str.deleteCharAt(str.length() - 1); // 删除末尾的'.'
		return str.toString(); // 返回字符串
	};

	public static void main(String[] args) {
		Integer[] ip = { 192, 168, 1, 1 }; // 待处理的数组
		FunctioinDemo demo = new FunctioinDemo();
		System.out.println(demo.function.apply(ip)); // 输出处理结果
	}
}

运行结果如下:

     192.168.1.1

编程训练(答案位置:资源包\TM\sl\14\编程训练)

【训练3】对数组进行排序 编写一个Sortable接口,接口中只有一个抽象方法,其定义如下:

void sort(int arr[]);

创建一个Sortable接口的对象s,让s引用java.util.Arrays类的sort()静态方法,然后使用s对数组{9, 4, 1, 5, 2, 6, 3}进行排序。