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Java 8 Lambda 表達式完整指南：函數式介面、方法引用、預設方法、Stream API 實戰

編輯：Java 綜合教學

Java 8 Lambda 表達式完整指南：函數式介面、方法引用、預設方法、Stream API 實戰

Lambda 表達式是 Java 8 最大亮點，將函數式程式設計引入 Java，讓代碼更簡潔、更具表達力。本文系統梳理函數式介面、Lambda 語法、方法引用、介面預設方法、集合框架增強與 Stream API 核心操作。

一、函數式介面 — Lambda 的載體

定義：有且僅有一個抽象方法的介面 (可含預設/靜態方法)
註解：@FunctionalInterface 編譯期驗證，防止誤添加抽象方法
經典例子：Runnable、Comparator<T>、Callable<V>、Predicate<T>、Function<T,R>、Consumer<T>、Supplier<T>

@FunctionalInterface
public interface MyFunc {
    void execute(String param);  // 唯一抽象方法
    default void log() { System.out.println("預設方法"); } // 允許預設方法
}

二、Lambda 語法

(參數列表) -> 表達式
(參數列表) -> { 語句塊; return 結果; }

形式	範例	說明
無參無返	`() -> System.out.println("Hi")`	`Runnable`
單參無返	`(s) -> System.out.println(s)`	括號可省略：`s -> ...`
多參有返	`(a, b) -> a + b`	隱式返回，無需 `return`
複雜邏輯	`(x, y) -> { int z = x+y; return z*2; }`	需大括號與 `return`

三、方法引用 — Lambda 的語法糖

格式：類名::方法名 或 實例::方法名 或 類名::new

類型	語法	對應 Lambda
靜態方法	`Class::staticMethod`	`(args) -> Class.staticMethod(args)`
實例方法	`obj::instanceMethod`	`(args) -> obj.instanceMethod(args)`
任意對象實例方法	`Class::instanceMethod`	`(obj, args) -> obj.instanceMethod(args)`
建構子	`Class::new`	`(args) -> new Class(args)`

// 範例：啟動執行緒
Runnable r1 = () -> System.out.println("Lambda");
Runnable r2 = Demo::staticRun;           // 靜態方法引用
Runnable r3 = new Demo()::instanceRun;   // 實例方法引用
new Thread(r2).start();

四、介面預設方法 — 介面演進的關鍵

default 關鍵字定義實現方法，實現類可選擇覆寫
解決「介面添加方法破壞現有實現」的二進位相容性問題
集合框架大量使用：Iterable.forEach(), Collection.stream(), Map.computeIfAbsent() 等
多介面衝突：實現類必須顯式覆寫並選擇調用 InterfaceA.super.method()

五、介面 vs 抽象類 (Java 8 後)

維度	介面	抽象類
多重實現/繼承	支援多實現	單繼承
方法實現	default/static 方法	任意方法
構造子	無	有
狀態 (欄位)	僅 `static final` 常數	任意實例欄位
設計意義	行為契約 (like-a)	實體層次 (is-a)

六、集合框架增強 — 內部迭代

List users = Arrays.asList(
    new User(20, "張三"), new User(22, "李四"), new User(10, "王五"));

// forEach + Lambda
users.forEach(u -> System.out.println(u.getName() + ":" + u.getAge()));

// 移除條件元素 (Java 8 新增)
users.removeIf(u -> u.getAge() < 18);

// 替換所有元素
users.replaceAll(u -> new User(u.getAge() + 1, u.getName()));

七、Stream API — 宣告式資料處理

特點：無儲存、不修改源、延遲執行 (終端操作觸發)、可並行 (parallelStream())、一次性消費。

核心操作分類

類型	操作	回傳	說明
中間操作	`filter(Predicate)`	Stream	過濾
	`map(Function)`	Stream	映射轉換
	`sorted(Comparator)`	Stream	排序
	`distinct()`	Stream	去重
終端操作	`forEach(Consumer)`	void	遍歷消費
	`collect(Collector)`	R	收集 (toList, toSet, groupingBy...)
	`count()`	long	計數
	`reduce()`	Optional	歸約聚合
	`anyMatch/allMatch/noneMatch`	boolean	匹配判斷

實戰範例

List users = ...;

// 1. 篩選年齡 ≥ 20，取名字轉大寫，收集為 List
List names = users.stream()
    .filter(u -> u.getAge() >= 20)
    .map(u -> u.getName().toUpperCase())
    .collect(Collectors.toList());

// 2. 統計年齡 ≥ 20 的人數
long count = users.stream()
    .filter(u -> u.getAge() >= 20)
    .count();

// 3. 找出最年長者
Optional oldest = users.stream()
    .max(Comparator.comparing(User::getAge));

// 4. 分組：按年齡段分組
Map> groups = users.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(u -> {
        if (u.getAge() < 18) return "青少年";
        else if (u.getAge() < 60) return "成年";
        else return "長者";
    }));

// 5. 並行流處理大數據 (多核 CPU 加速)
List bigData = ...;
bigData.parallelStream()
    .filter(s -> s.length() > 10)
    .collect(Collectors.toList());