1. 什么是 Lambda 表达式

Lambda 表达式,其实就是匿名函数。而函数其实就是功能(function),匿名函数,就是匿名的功能代码了。在 Kotlin 当中,函数也是作为类型的一种出现的,尽管在当前的版本中,函数类型的灵活性还不如 Python 这样的语言,不过它也是可以被赋值和传递的,这主要就体现在 Lambda 表达式上。

我们先来看一个 Lambda 表达式的例子:

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fun main(args: Array<String>) {
val lambda = {
left: Int, right: Int
->
left + right
}
println(lambda(2, 3))
}

大家可以看到我们定义了一个变量 lambda,赋值为一个 Lambda 表达式。Lambda 表达式用一对大括号括起来,后面先依次写下参数及其类型,如果没有就不写,接着写下 -> ,这表明后面的是函数体了,函数体的最后一句的表达式结果就是 Lambda 表达式的返回值,比如这里的返回值就是参数求和的结果。

后面我们用 () 的形式调用这个 Lambda 表达式,其实这个 () 对应的是 invoke 方法,换句话说,我们在这里也可以这么写:

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println(lambda.invoke(2,3))

这两种调用的写法是完全等价的。

毫无疑问,这段代码的输出应该是 5。

2 简化 Lambda 表达式

我们再来看个例子:

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fun main(args: Array<String>) {
args.forEach {
if(it == "q") return
println(it)
}
println("The End")
}

args 是一个数组,我们已经见过 for 循环迭代数组的例子,不过我们其实有更现代化的手段来迭代一个数组,比如上面这个例子。这没什么可怕的,一旦撕下它的面具,你就会发现你早就认识它了:

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public inline fun <T> forEach(action: (T) -> Unit): Unit {
for (element in this) action(element)
}

这是一个扩展方法,扩展方法很容易理解,原有类没有这个方法,我们在外部给它扩展一个新的方法,这个新的方法就是扩展方法。大家都把它当做 Array 自己定义的方法就好,我们看到里面其实就是一个 for 循环对吧,for 循环干了什么呢?调用了我们传入的Lambda表达式,并传入了每个元素作为参数。所以我们调用 forEach 方法时应该怎么写呢?

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args.forEach({
element -> println(element)
})

这相当于什么呢?

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for(element in args){
println(element)
}

很容易理解吧?

接着,Kotlin 允许我们把函数的最后一个Lambda表达式参数移除括号外,也就是说,我们可以改下上面的 forEach 的写法:

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args.forEach(){
element -> println(element)
}

看上去有点儿像函数定义了,不过区别还是很明显的。这时候千万不能晕了,晕了的话我这儿有晕车药吃点儿吧。

事儿还没完呢,如果函数只有这么一个 Lambda 表达式参数,前面那个不就是么,剩下一个小括号也没什么用,干脆也丢掉吧:

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args.forEach{
element -> println(element)
}

大家还好吧?你以为这就结束了?nonono,如果传入的这个Lambda表达式只有一个参数,还是比如上面这位 forEach,参数只有一个 element ,于是我们也可以在调用的时候省略他,并且默认它叫 it,说得好有道理,它不就是 it 么,虽然人家其实是 iterator 的意思:

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args.forEach{
println(it)
}

嗯,差不多了。完了没,没有。还有完没啊?就剩这一个了。如果这个 Lambda 表达式里面只有一个函数调用,并且这个函数的参数也是这个Lambda表达式的参数,那么你还可以用函数引用的方式简化上面的代码:

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args.forEach(::println)

这有没有点儿像 C 里面的函数指针?函数也是对象嘛,没什么大惊小怪的,只要实参比如 println 的入参和返回值与形参要求一致,那么就可以这么简化。

总结一下:

  1. 最后一个Lambda可以移出去
  2. 只有一个Lambda,小括号可省略
  3. Lambda 只有一个参数可默认为 it
  4. 入参、返回值与形参一致的函数可以用函数引用的方式作为实参传入

这样我们之前给的那个例子就大致能够看懂了吧:

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fun main(args: Array<String>) {
args.forEach {
if(it == "q") return
println(it)
}
println("The End")
}

3 从 Lambda 中返回

真看懂了吗?假设我输入的参数是

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o p q r s t

你知道输出什么吗?

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o
p
The End

对吗?

不对,return 会直接结束 main 函数。为啥?Lambda 表达式,是个表达式啊,虽然看上去像函数,功能上也像函数,可它看起来也不过是个代码块罢了。这就像琅琊榜前期,靖王虽然获得了自由进宫拜见母妃的特权,但他当时并不是亲王,而只是一个郡王一样。

那,就没办法 return 了吗?当然不是,兵来将挡水来土掩:

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fun main(args: Array<String>) {
args.forEach forEachBlock@{
if(it == "q") return@forEachBlock
println(it)
}
println("The End")
}

定义一个标签就可以了。你还可以在 return@forEachBlock 后面加上你的返回值,如果需要的话。

4 Lambda 表达式的类型

好,前面说到 Lambda 表达式其实是函数类型,我们在前面的 forEach 方法中传入的 Lambda 表达式其实就是 forEach 方法的一个参数,我们再来看下 forEach 的定义:

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public inline fun <T> Array<out T>.forEach(action: (T) -> Unit): Unit {
for (element in this) action(element)
}

注意到,action 这个形参的类型是 (T) -> Unit,这个是 Lambda 表达式的类型,或者说函数的类型,它表示这个函数接受一个 T 类型的参数,返回一个 Unit 类型的结果。我们再来看几个例子:

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() -> Int //无参,返回 Int
(Int, Int) -> String //两个整型参数,返回字符串类型
(()->Unit, Int) -> Unit //传入了一个 Lambda 表达式和一个整型,返回 Unit

我们平时就用这样的形式来表示 Lambda 表达式的类型的。有人可能会说,既然人家都是类型了,怎么就没有个名字呢?或者说,它对应的是哪个类呢?

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public interface Function<out R>

其实所有的 Lambda 表达式都是 Function 的实现,这时候如果你问我,那 invoke 方法呢?在哪儿定义的?说出来你还真别觉得搞笑,Kotlin 的开发人员给我们定义了 23 个 Function 的子接口,其中 FunctionN 表示 invoke 方法有 n 个参数。。

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public interface Function0<out R> : Function<R> {
public operator fun invoke(): R
}
public interface Function1<in P1, out R> : Function<R> {
public operator fun invoke(p1: P1): R
}
...
public interface Function22<in P1, in P2, in P3, in P4, in P5, in P6, in P7, in P8, in P9, in P10, in P11, in P12, in P13, in P14, in P15, in P16, in P17, in P18, in P19, in P20, in P21, in P22, out R> : Function<R> {
public operator fun invoke(p1: P1, p2: P2, p3: P3, p4: P4, p5: P5, p6: P6, p7: P7, p8: P8, p9: P9, p10: P10, p11: P11, p12: P12, p13: P13, p14: P14, p15: P15, p16: P16, p17: P17, p18: P18, p19: P19, p20: P20, p21: P21, p22: P22): R
}

说实在的,第一看到这个的时候,我直接笑喷了,Kotlin 的开发人员还真是黑色幽默啊。

这事儿不能这么完了,万一我真有一个函数,参数超过了 22 个,难道 Kotlin 就不支持了吗?

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fun hello2(action: (Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int, Int) -> Unit) {
action(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22)
}

于是我们定义一个参数有 23 个的 Lambda 表达式,调用方法也比较粗暴:

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hello2 { i0, i1, i2, i3, i4, i5, i6, i7, i8, i9, i10, i11, i12, i13, i14, i15, i16, i17, i18, i19, i20, i21, i22 ->
println("$i0, $i1, $i2, $i3, $i4, $i5, $i6, $i7, $i8, $i9, $i10, $i11, $i12, $i13, $i14, $i15, $i16, $i17, $i18, $i19, $i20, $i21, $i22,")
}

编译运行结果:

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Exception in thread "main" java.lang.NoClassDefFoundError: kotlin/Function23
at java.lang.Class.getDeclaredMethods0(Native Method)
at java.lang.Class.privateGetDeclaredMethods(Class.java:2701)
at java.lang.Class.privateGetMethodRecursive(Class.java:3048)
at java.lang.Class.getMethod0(Class.java:3018)

果然,虽然这个参数有 23 个的 Lambda 表达式被映射成 kotlin/Function23 这个类,不过,这个类却不存在,也就是说,对于超过 22 个参数的 Lambda 表达式,Kotlin 代码可以编译通过,但会抛运行时异常。这当然也不是个什么事儿了,毕竟有谁脑残到参数需要 22 个以上呢?

5 SAM 转换

看名字挺高大上,用起来炒鸡简单的东西你估计见了不少,这样的东西你可千万不要回避,多学会一个就能多一样拿出去唬人。

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val worker = Executors.newCachedThreadPool()
 
worker.execute {
println("Hello")
}

本来我们应该传入一个 Runnable 的实例的,结果用一个 Lambda 表达式糊弄过去,Java 怎么看?

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GETSTATIC net/println/MainKt$main$1.INSTANCE : Lnet/println/MainKt$main$1;
CHECKCAST java/lang/Runnable
INVOKEINTERFACE java/util/concurrent/ExecutorService.execute (Ljava/lang/Runnable;)V

Java 说介叫嘛事儿,介不就一 Lambda 么,转成 Runnable 在拿过来!

你看上面的这三句字节码,第一句拿到了一个类的实例,这个类一看就是一个匿名内部类:

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final class net/println/MainKt$main$1 implements java/lang/Runnable {
...
}

这是这个类定义的字节码部分,实现了 Runnable 接口的一个类!

第二句,拿到这个类的实例以后做强转——还转啥,直接拿来用呗,肯定没问题呀。

那你说 SAM 转换有什么条件呢?

  • 首先,调用者在 Kotlin 当中,被调用者是 Java 代码。如果前面的例子当中 worker.execute(…) 是定义在 Kotlin 中方法,那么我们是不能用 SAM 转换的。
  • 其次,参数必须是 Java 接口,也就是说,Kotlin 接口和抽象类、Java 抽象类都不可以。
  • 再次,参数的 Java 接口必须只有一个方法。

我们再来举个 Android 中常见的例子:

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view.setOnClickListener{
view ->
...
}

view.setOnClickListener(…) 是 Java 方法,参数 OnClickListener 是 Java 接口,并且只有一个方法:

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public interface OnClickListener {
void onClick(View v);
}

6 小结

Lambda 表达式就是这么简单,简单的让人有点儿害怕。不知道大家有没有过这样的感觉,越是简单的东西用起来越复杂,不相信你回去翻一翻高中物理课本的牛顿第二定律。Lambda 表达式就是这样的东西,它能够极大的简化代码的书写,尽管一旦有了 Lambda 表达式的掺和,代码本身理解起来可就要稍微困难一些了,不过,因噎废食的事情想必大家也是不喜欢做的,对吧?