Java中的Lambda表达式与函数式编程详解

一、Lambda表达式概述
Lambda表达式是Java 8引入的核心特性，本质是一个匿名函数（方法）。它允许将函数作为方法参数传递，简化代码编写。出现背景是为了解决匿名内部类代码冗余的问题。

二、Lambda表达式语法结构
完整语法格式：(参数列表) -> { 代码块 }

• 参数列表：与接口方法参数一致，可省略类型（类型推断）
• ->：Lambda操作符，分隔参数和代码
• 代码块：具体实现逻辑，单行时可省略{}和;

三、Lambda表达式演变步骤

1. 传统匿名内部类写法：

Runnable r = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello");
    }
};

2. Lambda简化过程：

• 第一步：保留核心参数和方法体

  Runnable r = () -> { System.out.println("Hello"); };
  

• 第二步：单行代码省略{}和;

  Runnable r = () -> System.out.println("Hello");
  

四、函数式接口（Functional Interface）
Lambda表达式必须依赖函数式接口，这是理解其本质的关键：

1. 定义：仅包含一个抽象方法的接口（可包含默认/静态方法）
2. @FunctionalInterface注解：编译器验证接口是否符合规范
3. 常见内置函数式接口：
   • Consumer<T>：消费型，接受参数无返回值
   • Supplier<T>：供给型，无参数返回结果
   • Function<T,R>：函数型，接受参数返回结果
   • Predicate<T>：断言型，接受参数返回boolean

五、方法引用（Method Reference）
Lambda表达式的语法糖，进一步简化代码：

1. 静态方法引用：类名::静态方法

   list.forEach(System.out::println);
   

2. 实例方法引用：实例::方法

   String str = "test";
   Supplier<Integer> s = str::length;
   

3. 构造方法引用：类名::new

   Supplier<List<String>> supplier = ArrayList::new;
   

六、Lambda表达式实现原理

1. 编译阶段：编译器生成私有静态方法存放Lambda体代码
2. 运行阶段：使用invokedynamic指令动态绑定实现方法
3. 优势：避免匿名内部类生成额外类文件，提升性能

七、实际应用场景

1. 集合遍历：

   list.forEach(item -> System.out.println(item));
   

2. 线程创建：

   new Thread(() -> System.out.println("线程执行")).start();
   

3. 条件过滤：

   list.stream().filter(s -> s.length() > 3).collect(Collectors.toList());
   

八、注意事项

1. 变量捕获：Lambda只能引用final或等效final的局部变量
2. this指向：Lambda体内的this指向外部类，与内部类不同
3. 性能考量：在频繁调用的热点代码中使用可获得更好性能提升