使用詞法作用域和閉包

很多開發(fā)人員都存在這種誤解，認(rèn)為使用lambda表達(dá)式會(huì)導(dǎo)致代碼冗余，降低代碼質(zhì)量。恰恰相反，就算代碼變得再復(fù)雜，我們也不會(huì)為了代碼的簡(jiǎn)潔性而在代碼質(zhì)量上做任何妥協(xié)，下面我們就會(huì)看到。

在前面一個(gè)例子中我們已經(jīng)可以重用lambda表達(dá)式了;然而，如果再匹配另外一個(gè)字母，代碼冗余的問題很快又卷土重來了。我們先來進(jìn)一步分析下這個(gè)問題，然后再用詞法作用域和閉包來把它解決掉。

lambda表達(dá)式帶來的冗余

我們來從friends中過濾出那些以N或者B開頭的字母。繼續(xù)延用上面的那個(gè)例子，我們寫出的代碼可能會(huì)是這樣的：

第一個(gè)predicate判斷名字是否是以N開頭的，而第二個(gè)是判斷是否以B開頭的。我們把這兩個(gè)實(shí)例分別傳遞給兩次filter方法調(diào)用。這樣看起來很合理，但是兩個(gè)predicate產(chǎn)生了冗余，它們只是那個(gè)檢查的字母不同而已。我們來看下如何能避免這種冗余。

使用詞法作用域來避免冗余

第一個(gè)方案，我們可以把字母抽出來作為函數(shù)的參數(shù)，同時(shí)把這個(gè)函數(shù)傳遞給filter方法。這是個(gè)不錯(cuò)的方法，不過filter可不是什么函數(shù)都接受的。它只接受只有一個(gè)參數(shù)的函數(shù)，那個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)的就是集合中的元素，返回一個(gè)boolean值，它希望傳進(jìn)來的是一個(gè)Predicate。

我們希望有一個(gè)地方能把這個(gè)字母先緩存起來，一直到參數(shù)傳遞過來（在這里就是name這個(gè)參數(shù)）。下面來新建一個(gè)這樣的函數(shù)。

我們定義了一個(gè)靜態(tài)函數(shù)checkIfStartsWith，它接收一個(gè)String參數(shù)，并且返回一個(gè)Predicate對(duì)象，它正好可以傳遞給filter方法，以便后面進(jìn)行使用。不像前面看到的高階函數(shù)那樣是以函數(shù)作為參數(shù)的，這個(gè)方法返回的是一個(gè)函數(shù)。不過它也是一個(gè)高階函數(shù)，這個(gè)我們?cè)?2頁的進(jìn)化，而非變革中已經(jīng)提到過了。

checkIfStartsWith方法返回的Predicate對(duì)象和其它lambda表達(dá)式有些不同。在 return name -> name.startsWith(letter)語句中，我們很清楚name是什么，它是傳入到lambda表達(dá)式中的參數(shù)。不過變量letter到底是什么？它是在這個(gè)匿名函數(shù)的域外邊的，Java找到了定義這個(gè)lambda表達(dá)式的域，并發(fā)現(xiàn)了這個(gè)變量letter。這個(gè)就叫做詞法作用域。詞法作用域是個(gè)很有用的東西，它使得我們可以在一個(gè)用用域中緩存一個(gè)變量，以便后面在另一個(gè)上下文中進(jìn)行使用。由于這個(gè)lambda表達(dá)式使用了它的定義域中的變量，這種情況也被稱作閉包。關(guān)于詞法作用域的訪問限制，可以看下31頁的詞法作用域有什么限制嗎？

詞法作用域有什么限制嗎？

在lambda表達(dá)式中，我們只能訪問它的定義域中的final類型或者實(shí)際上是final類型的本地變量。 
lambda表達(dá)式可能馬上就會(huì)被調(diào)用，也可能延遲進(jìn)行調(diào)用，或者從不同的線程發(fā)起調(diào)用。為了避免競(jìng)爭(zhēng)沖突，我們?cè)L問的定義域中的本地變量，一旦初始化后是不允許進(jìn)行修改的。任何修改操作都會(huì)導(dǎo)致編譯異常。

標(biāo)記成final后解決了這個(gè)問題，不過Java并不強(qiáng)迫我們一定要這么標(biāo)記。事實(shí)上，Java看的是兩點(diǎn)。一個(gè)是訪問的這個(gè)變量必須要在定義它的方法中完成初始化，并且要在定義lambda表達(dá)式之前。第二，這些變量的值不能進(jìn)行修改——也就是說，它們事實(shí)上就是final類型的，盡管沒有這么標(biāo)記。 
無狀態(tài)的lambda表達(dá)式是運(yùn)行時(shí)常量，而那些使用了本地變量的lambda表達(dá)則會(huì)有額外的計(jì)算開銷。

在調(diào)用filter方法的時(shí)候我們就可以用checkIfStartsWith方法返回的lambda表達(dá)式了，就像這樣：

在調(diào)用filter方法之前 ，我們先調(diào)用了checkIfStartsWith()方法，把想要的字母?jìng)鲄⑦M(jìn)去。這個(gè)調(diào)用很快就返回了一個(gè)lambda表達(dá)式，然后我們把它傳參給filter方法。

通過創(chuàng)建了一個(gè)高階函數(shù)（這里是checkIfStartsWith）并且使用了詞法作用域，我們成功的去除了代碼中的冗余。我們不用再重復(fù)的判斷name是不是以某個(gè)字母開頭了。

重構(gòu)，縮小作用域

在前面的例子中我們用了一個(gè)static方法，不過我們不希望用static方法來緩存變量，這樣把我們的代碼搞亂了。最好能把這個(gè)函數(shù)的作用域縮小到使用它的地方。我們可以用一個(gè)Function接口來實(shí)現(xiàn)這個(gè)。

這個(gè)lambda表達(dá)式取代了原來的static方法，它可以放到函數(shù)里面，在需要用到它之前定義一下就好了。startWithLetter變量引用的是一個(gè)入?yún)⑹荢tring，出參是Predicate的Function。

和使用static方法相比，這個(gè)版本簡(jiǎn)單多了，不過我們還可以對(duì)它繼續(xù)重構(gòu)讓它更簡(jiǎn)潔點(diǎn)。從實(shí)際的角度看，這個(gè)函數(shù)和前面的static方法是一樣的；它們都接收一個(gè)String返回一個(gè)Predicate。為了不顯式的聲明一個(gè)Predicate， 我們用一個(gè)lamdba表達(dá)式整個(gè)給替換掉。

我們把那些亂七八糟的東西給干掉了，但是我們還可以去掉類型聲明，讓它更簡(jiǎn)潔一點(diǎn)，Java編譯器會(huì)根據(jù)上下文去做類型推導(dǎo)的。我們來看下改進(jìn)后的版本。

要適應(yīng)這種簡(jiǎn)潔的語法可得下點(diǎn)工夫。如果它亮瞎了你的眼睛的話，先看看別的地方吧。我們已經(jīng)完成了代碼的重構(gòu)，現(xiàn)在可以用它來替換掉原來的checkIfStartsWith()方法了，就像這樣：

在這節(jié)中我們用到了高階函數(shù)。我們看到了如果把函數(shù)傳遞給另一個(gè)函數(shù)，如何在函數(shù)中創(chuàng)建函數(shù)，以及如何通過函數(shù)來返回一個(gè)函數(shù)。這些例子都展示了lambda表達(dá)式帶來的簡(jiǎn)潔性和可重用性。

本節(jié)中我們充分發(fā)揮了Function和Predicate的作用，不過我們來看下它們兩個(gè)到底有什么區(qū)別。Predicate接受一個(gè)類型為T的參數(shù)，返回一個(gè)boolean值來代表它對(duì)應(yīng)的判斷條件的真假。當(dāng)我們需要做條件判斷的時(shí)候，我們可以使用Predicateg來完成。像filter這類對(duì)元素進(jìn)行篩選的方法都接收Predicate作為參數(shù)。而Funciton代表的是一個(gè)函數(shù)，它的入?yún)⑹穷愋蜑門的變量，返回的是R類型的一個(gè)結(jié)果。它和只能返回boolean的Predicate相比要更加通用。只要是將輸入轉(zhuǎn)化成一個(gè)輸出的，我們都可以使用Function，因此map使用Function作為參數(shù)也是情理之中的事情了。

可以看到，從集合中選取元素非常簡(jiǎn)單。下面我們將介紹下如何從集合中只挑選出一個(gè)元素。