Java ラムダ式

この記事では、Javaのlambda式と、lambda式と機能インターフェース、汎型機能インターフェース、およびストリームAPIの使用法について例を通じて学びます。

lambda式はJavaで 8初めて導入された。主な目的は言語の表現力を向上させることです。

しかし、lambdaを学ぶ前に、まず機能インターフェースについて理解する必要があります。

機能インターフェースとは何ですか？

Javaインターフェースが1つの抽象メソッドのみを含む場合、それを機能インターフェースと呼びます。この1つのメソッドだけがインターフェースの期待される用途を指定します。

例えば、java.langパッケージのRunnableインターフェースは、run()という一つのメソッドしか持っていないため、機能インターフェースです。

示例1：Javaで機能インターフェースを定義

import java.lang.FunctionalInterface;
@FunctionalInterface
public　interface　MyInterface{
　　　　//単一抽象メソッド
　　　　double　getValue();
}

上記の例では、インターフェースMyInterfaceには抽象メソッドgetValue()が一つだけあります。したがって、それは機能インターフェースです。

ここでは、注解@FunctionalInterfaceを使用しています。この注解は、Javaコンパイラにそのインターフェースが機能インターフェースであることを強制します。したがって、複数の抽象メソッドは許可されません。ただし、これは強制ではありません。

Java 7中、機能インターフェースは単一抽象メソッド(SAM)タイプ。Java 7中、SAMタイプは通常匿名クラスで実現されます。

示例2：Javaで匿名クラスを使用してSAMを実現

public　class　FunctionInterfaceTest　{
　　　　public　static　void　main(String[]　args)　{
　　　　　　　　//匿名クラス
　　　　　　　　new　Thread(new　Runnable()　{
　　　　　　　　　　　　@Override
　　　　　　　　　　　　public　void　run()　{
　　　　　　　　　　　　　　　　System.out.println("私は先ほどRunnable機能インターフェースを実装しました。");
　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　}).start();
　　　　}
}

出力：

私は先ほどRunnable機能インターフェースを実装しました。

ここでは、匿名クラスをメソッドに渡すことができます。これはJavaで 7コードを少なくするプログラムを書くことができます。しかし、文法は難しく、多くの追加のコード行が必要です。

Java 8SAM機能をさらに拡張しました。機能インターフェースが一つのメソッドしか持っていないことを知っているので、そのメソッドの名前を定義する必要はありません。ラムダ式でこれが可能です。

ラムダ式の概要

ラムダ式は匿名または名前のないメソッドです。ラムダ式は独立して実行できません。代わりに、機能インターフェースで定義されたメソッドを実現するために使用されます。

Javaでラムダ式をどう定義するか？

これがJavaでラムダ式を定義する方法です。

(パラメータ　リスト)　-＞　ラムダ　ボディ

新しい演算子（-＞）が矢印演算子またはラムダ演算子と呼ばれます。いくつかの例を探ってみましょう。

仮にこのようなメソッドを持っていると仮定して：

double　getPiValue()　{
　　　　return　3.1415;
}

このメソッドは以下のようにlambda式を使って書くことができます：

()　->　3.1415

ここでは、このメソッドにはパラメータがありません。したがって、演算子の左側には空のパラメータが含まれており、右側にはlambda主体が含まれ、lambda式の操作を指定します。この場合、値を返します3.1415。

Lambda主体のタイプ

Javaでは、lambda主体には2種類あります。

1.単一行式の主体

()　-> System.out.println("Lambdas are great");

このようなタイプのlambda主体は表現主体と呼ばれます。

2.コードブロックで構成された主体。

()　-> {
　　　　double pi＝　3.1415;
　　　　return pi;
});

このようなタイプのlambda体はブロック体と呼ばれます。ブロック体はlambda体に複数の文を含めることを許可し、これらの文は括弧内に含まれ、括弧の後にセミコロンを付けます。

注意：ブロック体には常にreturn文を含める必要がありますが、単一行式の主体にはreturn文は必要ありません。

示例3：Lambda式

Javaプログラムを書いてみましょう。そのプログラムはlambda式を使ってPiの値を返します。

前述したように、lambda式は独立して実行されません。代わりに、機能インターフェースで定義された抽象メソッドの実装として機能します。

したがって、まず機能インターフェースを定義する必要があります。

import java.lang.FunctionalInterface;
//これは機能インターフェースです
@FunctionalInterface
interface MyInterface{
　　　　//　抽象方法
　　　　double getPiValue();
}
public class Main {
　　　　public static void main(String[] args) {
　　　　//声明对MyInterface的引用
　　　　MyInterface ref;
　　　　
　　　　//　lambda式
　　　　ref＝()　->　3.1415;
　　　　
　　　　System.out.println("Pi＝"　+　ref.getPiValue());
　　　　}　
}

出力：

Pi＝　3.1415

上記の例では、

• MyInterfaceという名前の機能インターフェースを作成しました。getPiValue()という名前の抽象メソッドを含んでいます

• Mainクラス内で、MyInterfaceのリファレンスを宣言しています。注意していただきたいのは、インターフェースのリファレンスを宣言できますが、インターフェースをインスタンス化することはできません。その理由は、
  　

  //エラーが発生します
  MyInterface ref＝new myInterface();
  //　これは有効です
  MyInterface ref;

• それから、リファレンスにlambda式を割り当てます。

  ref＝()　->　3.1415;

• 最後に、referenceインターフェースを使ってgetPiValue()メソッドを呼び出します。
  

  System.out.println("Pi＝"　+　ref.getPiValue());

パラメータを持つLambda式

これまでに至るまで、パラメータを持たないlambda式を生成してきました。しかし、メソッドと同様に、lambda式もパラメータを持つことができます。例えば、

(n)　-> (n%2)=0

在此，括号内的变量n是传递给lambda表达式的参数。Lambda主体接受参数并检查其是偶数还是奇数。

示例4：将lambda表达式与参数一起使用

@FunctionalInterface
interface MyInterface {
　　　　//抽象方法
　　　　String reverse(String n);
}
public class Main {
　　　　public static void main(String[] args) {
　　　　　　　　　　　　　　　　//声明对MyInterface的引用
　　　　　　　　　　　　　　　　//将lambda表达式分配给引用
　　　　　　　　MyInterface ref = (str)　-> {
　　　　　　　　　　　　String result = "";
　　　　　　　　　　　　for (int i = str.length()-1; i >= 0 ; i--){
　　　　　　　　　　　　　　　　result　+= str.charAt(i);
　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　return result;
　　　　　　　　});
　　　　　　　　//调用接口的方法
　　　　　　　　System.out.println("Lambda reversed = ")　+　ref.reverse("Lambda"));
　　　　}
}

出力：

Lambda reversed = adbmaL

泛型功能接口

到目前为止，我们已经使用了仅接受一种类型的值的功能接口。例如，

@FunctionalInterface
interface MyInterface {
　　　　String reverseString(String n);
}

上面的功能接口仅接受String并返回String。但是，我们可以使功能接口通用，以便接受任何数据类型。如果不熟悉泛型，请访问Java泛型。

示例5：泛型功能接口和Lambda表达式

//　GenericInterface.java
@FunctionalInterface
interface GenericInterface<T> {
　　　　//　泛型方法
　　　　T func(T t);
}
//　GenericLambda.java
public class Main {
　　　　public static void main(String[] args) {
　　　　　　　　　　　　　　　　//声明对GenericInterface的引用
　　　　　　　　　　　　　　　　//　GenericInterface对String数据进行操作
　　　　　　　　　　　　　　　　//为其分配一个lambda表达式
　　　　　　　　GenericInterface<String> reverse = (str)　-> {
　　　　　　　　　　　　String result = "";
　　　　　　　　　　　　for (int i = str.length()-1; i >= 0 ; i--)
　　　　　　　　　　　　result　+= str.charAt(i);
　　　　　　　　　　　　return result;
　　　　　　　　});
　　　　　　　　System.out.println("Lambda reversed = ")　+　reverse.func("Lambda"));
　　　　　　　　　　　　　　　　//声明对GenericInterface的另一个引用
　　　　　　　　　　　　　　　　//　GenericInterface对整数数据进行操作
　　　　　　　　　　　　　　　　//为其分配一个lambda表达式
　　　　　　　　GenericInterface<Integer> factorial = (n)　-> {
　　　　　　　　　　　　int result =　1;
　　　　　　　　　　　　for (int i =　1; i <= n; i++)
　　　　　　　　　　　　result = i　*　result;
　　　　　　　　　　　　return result;
　　　　　　　　});
　　　　　　　　System.out.println("5の階乗 = "　+　factorial.func(5));
　　　　}
}

出力：

Lambda reversed = adbmaL
5の階乗 =　120

上記の例では、GenericInterfaceという名前の泛型機能インターフェースを作成しました。それはfunc()という名前の泛型メソッドを含んでいます。

クラス内で：

• GenericInterface<String> reverse - このインターフェースへの参照を作成します。今や、このインターフェースはString型のデータを処理できます。

• GenericInterface<Integer> factorial -このインターフェースへの参照を作成します。この場合、インターフェースはInteger型のデータに対して操作を行います。

Lambda式とStream API

新しいjava.util.streamパッケージがJDKに追加されました8で、Java開発者が検索、フィルタリング、マッピング、減少などの操作を実行したり、リストなどのコレクションを操作したりすることができます。

例えば、データストリーム（例では文字列リスト）があり、各文字列が国名と/地域の組み合わせ。今や、このデータストリームを処理し、ネパールからの位置を取得できます。

そのため、Stream APIとLambda式を組み合わせて、ストリームに対して一括操作を実行できます。

示例6：lambdaとStream APIの組み合わせ使用のデモ

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class StreamMain {
　　　　//使用ArrayList创建一个列表对象
　　　　static List<String> places = new ArrayList<>();
　　　　//准备我们的数据
　　　　public static List getPlaces(){
　　　　　　　　//地点和国家被添加到列表中
　　　　　　　　places.add("Nepal, Kathmandu");
　　　　　　　　places.add("Nepal, Pokhara");
　　　　　　　　places.add("India, Delhi");
　　　　　　　　places.add("USA, New York");
　　　　　　　　places.add("Africa, Nigeria");
　　　　　　　　return places;
　　　　}
　　　　public static void main(String[] args) {
　　　　　　　　List<String> myPlaces = getPlaces();
　　　　　　　　System.out.println("ネパールからの場所:");
　　　　　　　　
　　　　　　　　myPlaces.stream()
　　　　　　　　　　　　　　　　.filter((p　->　p.startsWith("Nepal"))
　　　　　　　　　　　　　　　　.map((p　->　p.toUpperCase())
　　　　　　　　　　　　　　　　.sorted()
　　　　　　　　　　　　　　　　.forEach((p　->　System.out.println(p));
　　　　}
}

出力：

ネパールからの場所:
NEPAL,　KATHMANDU
NEPAL,　POKHARA

上記の例では、以下の文句に注意してください：

myPlaces.stream()
　　　　　　　　.filter((p　->　p.startsWith("Nepal"))
　　　　　　　　.map((p　->　p.toUpperCase())
　　　　　　　　.sorted()
　　　　　　　　.forEach((p　->　System.out.println(p));

ここでは、Stream APIのfilter()、map()、forEach()などのメソッドを使用しています。これらのメソッドは、ラムダ式を入力として受け取ります。

上記の文法に基づいて、独自の表現を定義することができます。上記の例のように、これによりコード行数を大幅に減少させることができます。