解开 Lambda 表达式：它们是什么以及它们为何重要

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如果您一直在浏览 java、python 或 javascript 中的现代编程概念或函数式编程，您可能遇到过 lambda 表达式。这些小宝石使您的代码简洁、富有表现力且高效 - 但问题是，为什么它们被称为“lambda”？让我们一步一步来理解这个。

lambda 表达式到底是什么？

从本质上讲，lambda 表达式 只是一种无需名称的内联定义函数的奇特方式。例如，您可以像任何其他变量一样传递匿名函数。这是 java 中的示例：

function<integer, integer> doublevalue = x -> x * 2;
int result = doublevalue.apply(5); // output: 10 

这里，x -> x * 2 是 lambda 表达式。它接受整数 x 作为输入并返回 x * 2。 lambda 无需为此创建单独的方法，而是允许您在同一语句中实现该行为。

但是 lambda 不仅仅是一个紧凑的语句或表达式；它还涉及一个表达式。它们引出了函数式编程高阶函数、不变性和声明式编程等概念。

为什么他们被称为“lambda”？

术语“lambda”来自lambda calculus，这是 alonzo church 在 20 世纪 30 年代创建的数学系统。 lambda 演算引入了通过匿名函数表示计算的概念。像“x 加一”这样的简单函数在 lambda 演算中看起来像这样：

λx.x + 1

这里：

• λ（lambda）表示函数。
• x 是输入。
• x 1 是输出。

当语言设计者和开发者采用这个想法时，他们保留了“lambda”这个名字来反映它的数学起源。

java 中的 lambda 函数如何工作

java 在 java 8 中引入了 lambda，使开发人员能够编写更简洁、更实用的代码。 java 中的 lambda 是使用函数接口 实现的，即具有单个抽象方法 (sam) 的接口。

为什么需要函数式接口？

• 类型安全：函数式接口为 lambda 提供了清晰的类型上下文。它们定义了 lambda 必须实现的方法签名，确保参数和返回类型正确。
• 与类型系统集成：通过将 lambda 表达式绑定到函数式接口，java 可以在编译时利用其强大的类型检查功能，防止参数或返回类型不匹配。这是因为 java 是一种静态类型语言。
• 与现有代码无缝集成：像 runnable 和 comparator 这样的函数式接口在 lambda 之前就已存在。 java 将 lambda 与这些接口联系起来的决定确保了向后兼容性。对于较新版本的 java，这些接口是函数式接口。

这是一个简单的示例：

@functionalinterface
interface stringprocessor {
    string process(string input);
}

stringprocessor touppercase = input -> input.touppercase();
system.out.println(touppercase.process("hello")); // output: hello

在此示例中，函数接口 stringprocessor 确保 lambda 与 process 方法的签名匹配（将 string 作为输入并返回 string）。

lambda 已传递并返回

lambda 表达式在作为参数传递或从方法返回时表现出色，从而实现高阶编程。下面举例说明：

将 lambda 作为参数传递

lambda 可以传递给需要函数接口的方法，允许您动态定义自定义行为：

import java.util.function.function;

public class lambdaexample {
    public static void main(string[] args) {
        function<string, string> touppercase = input -> input.touppercase();
        printprocessed("hello", touppercase); // output: hello
    }

    static void printprocessed(string input, function<string, string> processor) {
        system.out.println(processor.apply(input));
    }
}

在此示例中，touppercase lambda 作为参数传递给 printprocessed。该方法动态执行 lambda 的逻辑。

从方法返回 lambda

lambda 也可以通过方法返回，从而可以轻松生成自定义行为：

import java.util.function.function;

public class lambdaexample {
    public static void main(string[] args) {
        function<string, string> exclamationadder = createexclamationadder();
        system.out.println(exclamationadder.apply("hello")); // output: hello!
    }

    static function<string, string> createexclamationadder() {
        return input -> input + "!";
    }
}

在此示例中，createexclamationadder 方法返回一个将感叹号附加到字符串的 lambda。这展示了 lambda 如何封装行为以供重用。

@functionalinterface
interface calculator {
    int calculate(int a, int b);

    default void printcalculation(int a, int b) {
        system.out.println("calculating with inputs: " + a + ", " + b);
    }

    static void showinfo() {
        system.out.println("this is a calculator functional interface.");
    }
}

calculator addition = (a, b) -> a + b;
addition.printcalculation(10, 20); // prints: calculating with inputs: 10, 20
system.out.println("result: " + addition.calculate(10, 20)); // prints: result: 30
calculator.showinfo(); // prints: this is a calculator functional interface.

为什么默认和静态方法是函数式接口的一部分？

1. 向后兼容性：当 java 引入 lambda 时，默认方法允许向现有接口（如 list 或 comparator）添加新功能，而不会破坏旧的实现。

2. 实用性和可重用性：静态方法提供了无需接口实例即可使用的实用函数，例如示例中的 showinfo() 方法。

3. 增强的灵活性：默认方法允许您为常见操作提供基本实现，减少在多个地方重复代码的需要。

静态和默认方法通过向函数式接口添加实用程序和可选共享行为来补充 lambda，而不偏离函数式编程范例。

为什么要关心 lambda？

lambda 表达式不仅仅使代码变得紧凑；他们通过以下方式开启了一种新的编程思维方式：

• 减少样板：通过替换冗长的匿名内部类来简化代码。
• 启用函数式编程：在流或集合中无缝地使用映射、过滤器和归约等概念。
• 提高代码可读性：关注行为而不是实现细节。

这是 java streams 中 lambda 的示例：

list<integer> numbers = list.of(1, 2, 3, 4, 5);
list<integer> evennumbers = numbers.stream()
                                   .filter(n -> n % 2 == 0)
                                   .tolist();
system.out.println(evennumbers); // output: [2, 4]

lambda n -> n % 2 == 0 直接表达过滤逻辑，使代码声明式且易于理解。

结束语

lambda 编程是通过将函数视为一等公民来编写更简洁、更具表现力的代码（它们可以：分配给变量、作为参数传递给其他函数、从其他函数返回）。无论您使用 java、python 还是 javascript，理解 lambda 都可以帮助您编写更好的代码、解锁函数式编程概念并更优雅地解决问题。

所以，下次你看到这样的行时：

StringProcessor toUpperCase = input -> input.toUpperCase();

请记住，您不仅仅是在编写匿名函数，您正在利用植根于数十年计算机科学和数学的强大范例。快乐编码！

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