Notes on Java8 Stream and Lambda expression

contributed by < jeffrey.w >

Introduction

Java 1.8 新增了幾個 feature，其中一些對於提升程式可讀性很有幫助，例如 stream, lambda expression, method references 和 functional interface。

stream operations 會組成一個 stream pipeline，stream pipeline 包含了一個 source、零個或一個以上的 intermediate operations (例如 filter)，還有一個 terminal operation (例如 forEach) ^[1]。

Intermediate operations

intermediate operations 是指像 filter、map、distinct 之類的 method，這些 method 會將一個 stream 轉換成另一個 stream ^[1]。

filter

filter 是一個 intermediate operations，第 11 行的 filter 會讓符合條件 (p < 3) 的 elements 保留下來並返回新的 stream，在這個新的 stream 裡，每一個 element 都會符合第 11 行的條件。

import java.util.List;
import java.util.Arrays;

public class SearchFilter {
    
    public static void main(String[] args) {
       
         List<Integer> list = Arrays.asList(new Integer[]{1, 2, 3});

         list.stream()
             .filter(p -> p < 3)
             .forEach(System.out::println);  // Method reference
    }
}

$ javac SearchFilter.java 
$ java SearchFilter
1
2

distinct

如果要對一個 collection 取一個 distinct 的集合，用 for 硬寫雖然也寫得出來，但是用 distinct 這個 intermediate operations，可以寫出更簡潔更優雅的 code，像第 11 行

import java.util.List;
import java.util.Arrays;

public class SearchDistinct {
    
    public static void main(String[] args) {
       
         List<Integer> list = Arrays.asList(new Integer[]{1, 2, 3, 3});

         list.stream()
             .distinct()
             .forEach(System.out::println);  // Method reference
    }
}

{1, 2, 3, 3} 經過 stream 再經過 distinct，就是 {1, 2, 3}

$ javac SearchDistinct.java 
$ java SearchDistinct
1
2
3

mapToInt, sorted

import java.util.Arrays;

public class Sorted {
    
    public static void main(String[] args) {
         Arrays.asList(args)
               .stream()
               .mapToInt(p -> Integer.valueOf(p))
               .sorted()
               .forEach(System.out::println);  // Method reference
    }
}

$ javac Sorted.java
$ java Sorted 2 50 45
2
45
50

Terminal operations

count

import java.util.List;
import java.util.Arrays;

public class SearchCount {
    
    public static void main(String[] args) {
       
         long count = Arrays.asList(args)
                            .stream()
                            .distinct()
                            .count();
         System.out.println(count);
    }
}

$ javac SearchCount.java
$ java SearchCount 1 2 3 3 4
4
$ java SearchCount 1 1 1 2 2 2 3 3 3
3

Lambda expression

使用 Lambda expression 的時機，Oracle 的 The Java™ Tutorials 有列出 9 種理想的 use case ^[2]。以下針對這 9 種情境實驗一下

Approach 1: Create Methods That Search for Members That Match One Characteristic

第 6 行的寫法就比用 for(String str : args) 更容易看出意圖

public class Search {
    
    public static void main(String[] args) {
        Arrays.asList(args)
              .stream()
              .filter(p -> p.startsWith("-"))  // lambda expression
              .forEach(i -> System.out.println(i));
    }
}

Approach 3: Specify Search Criteria Code in a Local Class

第 8 行的 p -> checker.test(p) 就比 p -> Integer.valueOf(p) >= 1 && Integer.valueOf(p) < 18 容易維護。未來要修改也比較容易，換掉第 4 行的 implementation 就可以了。

public class SearchSpecify {
    
    public static void main(String[] args) {
         Checker checker = new CheckerAge();

         Arrays.asList(args)
               .stream()
               .filter(p -> checker.test(p))  // lambda expression
               .forEach(System.out::println);
    }
}

interface Checker {
    boolean test(String str);
}

class CheckerAge implements Checker {
    public boolean test(String str){
         Integer age = Integer.valueOf(str);
         return age >= 1 && age < 18;
    }
}

$ javac SearchSpecify.java
$ java SearchSpecify 1 20 15 12
1
15
12

Approach 4: Specify Search Criteria Code in an Anonymous Class

第 4 行的 Checker checker = new Checker() {.. 是使用 anonymous class

public class SearchAnonymous {
    
    public static void main(String[] args) {
         Checker checker = new Checker() {
             public boolean test(String str){
                 Integer age = Integer.valueOf(str);
                 return age >= 1 && age < 18;
             }
         };
         Arrays.asList(args)
               .stream()
               .filter(p -> checker.test(p))
               .forEach(System.out::println);
    }
}

interface Checker {
    boolean test(String str);
}

$ javac SearchAnonymous.java
$ java SearchAnonymous 1 20 15 12
1
15
12

Functional Interface

第 3~5 行結合 functional interface 和 lambda expression

public class SearchFuncInterface {
    public static void main(String[] args) {
        Checker checker = (x) -> {
            Integer age = Integer.valueOf(x);
            return age >= 1 && age < 18; 
        };  
        Arrays.asList(args)
              .stream()
              .filter(age -> checker.test(age))
              .forEach(System.out::println);
    }   
}

@FunctionalInterface
interface Checker {
    boolean test(String age);
}

$ javac SearchFuncInterface.java 
$ java  SearchFuncInterface  1 20 15 12
1
15
12

References

9.6.4.9. @FunctionalInterface
9.8. Functional Interfaces
Annotation Type FunctionalInterface

References

• The Java™ Tutorials, Lambda Expressions
• The Java™ Tutorials, Method References

tags: java8 java 8 stream lambda expression