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  • 第一部分 Java基礎
    第二部分 Java進階

    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() 函數可以將所有值合并成一個。Map 和 Reduce 操作是函數式編程的核心操作,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,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);

     

    ● 通過過濾創建一個String列表

     

    過濾是Java開發者在大規模集合上的一個常用操作,而現在使用lambda表達式和流API過濾大規模數據集合是驚人的簡單。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

     

    我們通常需要對列表的每個元素使用某個函數,例如逐一乘以某個數、除以某個數或者做其它操作。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

     

    ///用所有不同的數字創建一個正方形列表
    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據。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。

     

    /獲取數字的個數、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字節碼指令來動態綁定這個方法

     

    ● 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注釋的函數式接口,自帶一個抽象函數的方法,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。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。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、非靜態和局部變量,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,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  invokedynamic  字節碼指令來進行調用。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。

     

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