Java 8 vs. Scala 之 Lambda 表达式

【编者的话】2014 年 3 月份众人期待已久的 Java 8 发布了，新版本从语言、编译器、类库和工具等方面对 Java 进行了诸多改进与提升，一时间风光无限；而 JVM 体系的另一门语言 Scala 则因为融合了函数式编程语言与面向对象编程语言的优点，从诞生以来就一直备受瞩目，迅速赢得了社区的强烈支持。两门语言孰优孰劣或许不能简单地做出定论，这取决于具体的应用场景、资源约束以及团队偏好等因素，但是无论作何选择首先都需要对它们有深入的了解，本文来自于 Zappos 公司 Hussachai Puripunpinyo 在 Dzone 上发表的一篇文章，介绍了他自己对 Java 和 Scala Lambda 表达式的看法。

Hussachai Puripunpinyo 认为 Java 是一门静态的强类型语言，因此虽然在 Java 8 中函数已经成了一等公民，可以作为函数的参数或者返回值来传递，但是它必须要有一个类型，那就是接口，而 Lambda 表达式就是实现了 Functional 接口的对象。虽然开发人员不需要为函数对象的创建而担心，因为编译器会做这些事情，但是 Java 并没有 Scala 那么出色的类型推理机制，在 Java 中声明 Lambda 表达式必须要指定目标类型。考虑到 Java 必须维持向后兼容性，这样做也是可以让人接受和理解的，事实上在兼容性方面 Java 已经做的足够好了，例如 Thread.stop() 在 JDK 1.0 中就已经有了，虽然被标记为“已废弃”数十年，但是现在依然存在，因而不应该因为其他语言有更好的语法就期望 Java 快速地改变自己的语法。

为了支持 Lambda 表达式 Java 引入了函数式接口，该接口只有一个抽象方法。@FunctionalInterface 是一个注解，用来表明被注解的接口是一个函数式接口，该注解是可选的，只有需要对接口是否符合契约做检查的时候才需要使用。

在 Java 中，Lambda 表达式必须要有一个类型，而且类型必须有且仅有一个抽象方法，而大部分已有的回调接口已经满足这一需求，因此用户不需要对它们做出任何改变就能够重用这些接口。例如：

 
// 在 Java 8 之前
Runnable r = new Runnable(){  
 public void run(){    
   System.out.println(“This should be run in another thread”);  
 }
};
//Java 8
Runnable r = () -> System.out.println(“This should be run in another thread”);

对于有一个参数并且有返回值的函数，Java 8 提供了一组通用的函数式接口，这些接口在 java.util.function 包中，使用方式如下：

 
//Java 8
Function<string integer=""> parseInt = (String s) -> Integer.parseInt(s);
</string>

因为参数类型可以从 Function 对象的类型声明中推断出来，所以类型和小括号都可以省略：

 
//Java 8
Function<string integer=""> parseInt = s -> Integer.parseInt(s);
</string>

对于需要两个参数的函数，Java 8 提供了 BiFunction：

 
//Java 8
BiFunction<integer integer=""> multiplier = 
 (i1, i2) -> i1 * i2; //you can’t omit parenthesis here!
</integer>

对于需要 3 个及以上参数的接口，Java 8 并没有提供相应的 TriFunction、QuadFunction 等定义，但是用户可以定义自己的 TriFunction，如下：

 
//Java 8
@FunctionalInterface
interface TriFunction<a b="" c="" r=""> {  
 public R apply(A a, B b, C c);
}
</a>

在引入了之前定义好的接口之后就可以这样声明 Lambda 表达式：

 
//Java 8
TriFunction<integer integer=""> sumOfThree 
 = (i1, i2, i3) -> i1 + i2 + i3;
</integer>

对于语言的设计者为什么会止步于 BiFunction，Hussachai Puripunpinyo 认为 TriFunction、QuadFunction 等需要更多参数的接口需要太多的类型声明，接口的定义变得非常长，同时又怎么决定定义到哪一个才最合适呢，总不能一直定义到包含 9 个参数和一个返回值类型的 EnnFunction 吧！

以上示例显示参数越多，类型定义越冗长，甚至可能整整一行都是类型声明，那么必须要声明类型么？答案是在 Java 中必须如此，但是在 Scala 中就简单的多了。

Scala 也是一门静态强类型的语言，但是它从诞生开始就是一门函数式语言，完美融合了面向对象范式和函数式语言范式。Scala 中的 Lambda 表达式也有一个类型，但是语言的设计者采用了数字而不是拉丁语来命名，Scala 为开发者提供了 0 到 22 个参数的接口定义（Function0、Function1、… Function22），如果需要更多的参数，那么或许是开发者在设计上就存在问题。在 Scala 中 Function 的类型是特性（trait），类似于 Java 中的抽象类。

Scala 中的 Runnable 示例与 Java 中的实现方式不同：

 
//Scala
Future(println{“This should be run in another thread”})
// 以上代码等同于
//Java 8
//assume that you have instantiated ExecutorService beforehand.
Runnable r = () -> System.out.println(“This should be run in another thread”);
executorService.submit(r);

在 Scala 中声明一个 Lambda 表达式不必像 Java 那样必须显式指定类型，而且方式也有很多：

 
//Java 8
Function<string integer=""> parseInt = s -> Integer.parseInt(s);
 
//Scala
val parseInt = (s: String) => s.toInt
//or
val parseInt:String => Int = s => s.toInt
//or
val parseInt:Function1[String, Int] = s => s.toInt
 
</string>

如果需要更多的参数：

 
//Java 8
PentFunction<integer integer=""> sumOfFive 
 = (i1, i2, i3, i4, i5) -> i1 + i2 + i3 + i4 + i5;
//Scala
val sumOfFive = (i1: Int, i2: Int, i3: Int, i4: Int, i5: Int) => 
 i1 + i2 + i3 + i4 + i5;
</integer>

可以看到，Scala 的语法更简洁，可读性更好，开发者不需要声明接口类型，通过参数列表中的类型就能看出对象的类型。

 
//Java 8
PentFunction<string boolean="" double="" integer="" string=""> 
 sumOfFive = (i1, i2, i3, i4, i5) -> i1 + i2 + i3 + i4 + i5;
//Scala
val sumOfFive = (i1: String, i2: Int, i3: Double, i4: Boolean, i5: String) 
=> i1 + i2 + i3 + i4 + i5;
</string>

对于上面这段代码，开发者一打眼就能看出 i3 是 Double 类型的，但是在 Java 8 中开发者必须要数一数才能看出来，如果要在 Java 8 中达到这种效果，那只有从格式上来做文章了：

 
//Java 8 
PentFunction sumOfFive 
= (Integer i1, String i2, Integer i3, Double i4, Boolean i5) 
-> i1 + i2 + i3 + i4 + i5;

但是这真是非常糟糕，开发者必须一次次地键入类型，另外，Java 8 并没有定义 PentFunction，你还必须自己定义：

 
//Java 8
@FunctionalInterface
interface PentFunction<a b="" c="" d="" e="" r=""> {  
 public R apply(A a, B b, C c, D d, E e);
}
</a>

Hussachai Puripunpinyo 认为 Scala 在函数式方面做的更好，一方面是因为 Scala 本身就是一门函数式语言，另一方面是因为 Java 语言的设计者在引入新东西的时候必须要考虑兼容性，因而有很多约束。但是即使如此，Java 8 依然引入了一些非常酷的特性，例如方法引用，该特性就能够让 Lambda 表达式的声明更加简短：

 
//Java 8
Function<string integer=""> parseInt = s -> Integer.parseInt(s);
// 使用方法引用可以简写为：
//Java 8
Function<string integer=""> parseInt = Integer::parseInt;
</string></string>

在 Java 8 中，方法引用的构建规则有 3 种：

1. (args) -> ClassName.staticMethod(args);
   可以重写为ClassName::staticMethod;
   Function<integer string=""> intToStr = String::valueOf;</integer>3. (instance, args) -> instance.instanceMethod(args);
   可以重写为ClassName::instanceMethod;

BiFunction<string integer="" string=""> indexOf = String::indexOf;
</string>

5. (args) -> expression.instanceMethod(args);
   可以重写为expression::instanceMethod;

 
Function<string integer=""> indexOf = new String()::indexOf;
</string>

流 API 就大量使用了这种语法来简化代码的编写：

 
pets.stream().map(Pet::getName).collect(toList());
// The signature of map() function can be derived as
// <string> Stream<string> map(Function super Pet, ? extends String> mapper)
</string></string>

编后语

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感谢徐川对本文的审校。

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