Effective Java(六)Lambdas and Streams
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Java
2019-11-19
Java 的 Lambda 表达式本质上就是一个匿名类。而什么是匿名类?就是在使用的时候现场 new 并实现的类。
只有一个方法的接口称为 函数式接口(functioning interface),Lambda 表达式本质上就是对这样子的接口做现场实现。 可以参考我之前写的:Java简明笔记(八)Lambda和函数式编程
然而 lambda 也不是万能的,它只对函数是接口有用,如果一个接口有多个方法需要重写,那只能用匿名类。this 关键字在 lambda 中引用封闭实例,在匿名类中引用匿名类实例。如果你需要从其内部访问函数对象,则必须使用匿名类。
Lambdas 与匿名类都无法可靠地序列化和反序列化。因此,尽量少去 (如果有的话) 序列化一个 lambda (或一个匿名类实例)。如果有一个想要进行序列化的函数对象,比如一个 Comparator,那么使用一个私有静态嵌套类的实例(见 Item 24 )。
作者建议:一行代码对于 lambda 说是理想的,三行代码是合理的最大值。 如果违反这一规定,可能会严重损害程序的可读性。
Item 43 方法引用优于 lambda 表达式
lambda 比 匿名类 简洁,方法引用比 lambda 简洁。
考虑一个例子:
map.merge(key, 1, (count, incr) -> count + incr);
第三个参数是一个 lambda,就只是求两数之和,而求和这个方法在 Integer
类中是存在的。所以可以直接用方法引用:
map.merge(key, 1, Integer::sum);
Method Ref Type | Example | Lambda Equivalent |
---|---|---|
Static | Integer::parseInt | str -> Integer.parseInt(str) |
Bound | Instant.now()::isAfter | Instant then = Instant.now();t -> then.isAfter(t) |
Unbound | String::toLowerCase | str -> str.toLowerCase() |
Class | Constructor TreeMap<K, V>::new | () -> new TreeMap<K, V> |
Array | Constructor int[]::new | len -> new int[len] |
原则:如果方法引用看起来更简短更清晰,请使用它们;否则,还是坚持 lambda。
Item 44 优先使用标准的函数式接口
java 8 提供了很多标准函数式接口(java.util.Function
有 43 个接口),其中有 6 个基本接口。当我们编写函数对象时,应该优先考虑标准接口,而不是自己定义函数式接口。
接口 | 方法 | 示例 |
---|---|---|
UnaryOperator<T> | T apply(T t) | String::toLowerCase |
BinaryOperator<T> | T apply(T t1, T t2) | BigInteger::add |
Predicate<T> | boolean test(T t) | Collection::isEmpty |
Function<T,R> | R apply(T t) | Arrays::asList |
Supplier<T> | T get() | Instant::now |
Consumer<T> | void accept(T t) | System.out::println |
这 6 个标准接口接收相应不同的参数,返回相应不同的对象。参考:Java简明笔记(八)Lambda和函数式编程
Item 45 使用 Stream
Java 8 提供了 Stream API,其中有两个关键抽象:流(Stream)表示有限或无限的数据元素序列,流管道(stream pipeline)表示对这些元素的多级计算。常见的流的来源包括集合,数组,文件,正则表达式模式匹配器,伪随机数生成器和其他流。流中的数据可以是引用对象,或 int,long 和 double 这三种基本数据类型。
流包括转换和规约,转换把一个流转换成另一个流,规约把流转换成非流(集合,数组,数字)。流是惰性计算的,遇到规约操作才会开始计算。
流虽然简化了代码,但过度使用流也可能使程序难于阅读和维护。最好是迭代跟流结合着使用。如果不确定一个任务是通过流还是迭代更好地完成,那么尝试这两种方法,看看哪一种效果更好。
关于流的用法,参考:Java简明笔记(九)Stream API
Item 46 优先考虑流中无副作用的函数
流不仅仅是一个 API,它是函数式编程的范式(paradigm)。函数式编程应该尽可能使用纯函数(pure function)。纯函数的结果仅取决于其输入,不依赖于任何可变状态,也不更新任何状态。为此,传递给流操作的任何函数对象(中间操作和终结操作)都应该没有副作用。
一个建议是 forEach 操作应仅用于报告流计算的结果,而不是用于执行计算。考虑下面的代码,它只是伪装成流代码的迭代代码,并没有享受到流带来的好处。
// Uses the streams API but not the paradigm--Don't do this!
Map<String, Long> freq = new HashMap<>();
try (Stream<String> words = new Scanner(file).tokens()) {
words.forEach(word -> {
freq.merge(word.toLowerCase(), 1L, Long::sum);
});
}
好的做法:
// Proper use of streams to initialize a frequency table
Map<String, Long> freq;
try (Stream<String> words = new Scanner(file).tokens()) {
freq = words
.collect(groupingBy(String::toLowerCase, counting()));
}
Item 47 优先使用 Collection 而不是 Stream 来作为方法的返回类型
如果在返回一些序列元素的方法里返回了一个流,而你想迭代,(或相反),可以用适配器将流和 iterator 互相转换。但这样会降低效率。
// Adapter from Stream<E> to Iterable<E>
public static <E> Iterable<E> iterableOf(Stream<E> stream) {
return stream::iterator;
}
// Adapter from Iterable<E> to Stream<E>
public static <E> Stream<E> streamOf(Iterable<E> iterable) {
return StreamSupport.stream(iterable.spliterator(), false);
}
在实践中,最好优先考虑返回集合,而不是返回一个流。如果返回集合是不可行的,则返回流或可迭代对象。
Item 48 谨慎使用流并行
让我们回顾一下java的并发历史: 1996 年 java 发布 1.0 时就内置了对线程的支持,包括同步和 wait / notify 机制,java 5 加入了 java.util.concurrent
类库,提供了并发集合和执行器框架。Java 7 引入了 fork-join 包,这是一个用于并行分解的高性能框架。 Java 8 引入了流,可以通过对 parallel 方法的单个调用来并行化。用 Java 编写并发程序变得越来越容易,但编写正确快速的并发程序还像以前一样困难。
通常,并行在 ArrayList、HashMap、HashSet 和 ConcurrentHashMap 实例、数组、int 类型和 long 类型的流上性能提升是最好的。因为它们都可以精确而廉价地分割成任意大小的子程序。
Java 8 的 parallel 本质上是 fork-join 的封装,适合用少量线程执行大量任务的情况。本质上,是通过分治归并实现并行的。但这并不适合所有情况。只有在充分测试确实没有安全隐患和性能问题时,才考虑使用 parallel 。