使用詞法作用域和閉包

很多開發人員都存在這種誤解，認為使用lambda表達式會導致代碼冗余，降低代碼質量。恰恰相反，就算代碼變得再復雜，我們也不會為了代碼的簡潔性而在代碼質量上做任何妥協，下面我們就會看到。

在前面一個例子中我們已經可以重用lambda表達式了;然而，如果再匹配另外一個字母，代碼冗余的問題很快又卷土重來了。我們先來進一步分析下這個問題，然后再用詞法作用域和閉包來把它解決掉。

lambda表達式帶來的冗余

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

第一個predicate判斷名字是否是以N開頭的，而第二個是判斷是否以B開頭的。我們把這兩個實例分別傳遞給兩次filter方法調用。這樣看起來很合理，但是兩個predicate產生了冗余，它們只是那個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

第一個方案，我們可以把字母抽出來作為函數的參數，同時把這個函數傳遞給filter方法。這是個不錯的方法，不過filter可不是什么函數都接受的。它只接受只有一個參數的函數，那個參數對應的就是集合中的元素，返回一個boolean值，它希望傳進來的是一個Predicate。

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

我們定義了一個靜態函數checkIfStartsWith，它接收一個String參數，并且返回一個Predicate對象，它正好可以傳遞給filter方法，以便后面進行使用。不像前面看到的高階函數那樣是以函數作為參數的，這個方法返回的是一個函數。不過它也是一個高階函數，這個我們在12頁的進化，而非變革中已經提到過了。

checkIfStartsWith方法返回的Predicate對象和其它lambda表達式有些不同。在 return name -> name.startsWith(letter)語句中，我們很清楚name是什么，它是傳入到lambda表達式中的參數。不過變量letter到底是什么？它是在這個匿名函數的域外邊的，Java找到了定義這個lambda表達式的域，并發現了這個變量letter。這個就叫做詞法作用域。詞法作用域是個很有用的東西，它使得我們可以在一個用用域中緩存一個變量，以便后面在另一個上下文中進行使用。由于這個lambda表達式使用了它的定義域中的變量，這種情況也被稱作閉包。關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表達式中，我們只能訪問它的定義域中的final類型或者實際上是final類型的本地變量。
lambda表達式可能馬上就會被調用，也可能延遲進行調用，或者從不同的線程發起調用。為了避免競爭沖突，我們訪問的定義域中的本地變量，一旦初始化后是不允許進行修改的。任何修改操作都會導致編譯異常。

標記成final后解決了這個問題，不過Java并不強迫我們一定要這么標記。事實上，Java看的是兩點。一個是訪問的這個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表達式之前。第二，這些變量的值不能進行修改――也就是說，它們事實上就是final類型的，盡管沒有這么標記。
無狀態的lambda表達式是運行時常量，而那些使用了本地變量的lambda表達則會有額外的計算開銷。

在調用filter方法的時候我們就可以用checkIfStartsWith方法返回的lambda表達式了，就像這樣：

在調用filter方法之前 ，我們先調用了checkIfStartsWith()方法，把想要的字母傳參進去。這個調用很快就返回了一個lambda表達式，然后我們把它傳參給filter方法。

通過創建了一個高階函數（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。我們不用再重復的判斷name是不是以某個字母開頭了。

重構，縮小作用域

在前面的例子中我們用了一個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。最好能把這個函數的作用域縮小到使用它的地方。我們可以用一個Function接口來實現這個。

這個lambda表達式取代了原來的static方法，它可以放到函數里面，在需要用到它之前定義一下就好了。startWithLetter變量引用的是一個入參是String，出參是Predicate的Function。

和使用static方法相比，這個版本簡單多了，不過我們還可以對它繼續重構讓它更簡潔點。從實際的角度看，這個函數和前面的static方法是一樣的；它們都接收一個String返回一個Predicate。為了不顯式的聲明一個Predicate， 我們用一個lamdba表達式整個給替換掉。

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，讓它更簡潔一點，Java編譯器會根據上下文去做類型推導的。我們來看下改進后的版本。

在這節中我們用到了高階函數。我們看到了如果把函數傳遞給另一個函數，如何在函數中創建函數，以及如何通過函數來返回一個函數。這些例子都展示了lambda表達式帶來的簡潔性和可重用性。

本節中我們充分發揮了Function和Predicate的作用，不過我們來看下它們兩個到底有什么區別。Predicate接受一個類型為T的參數，返回一個boolean值來代表它對應的判斷條件的真假。當我們需要做條件判斷的時候，我們可以使用Predicateg來完成。像filter這類對元素進行篩選的方法都接收Predicate作為參數。而Funciton代表的是一個函數，它的入參是類型為T的變量，返回的是R類型的一個結果。它和只能返回boolean的Predicate相比要更加通用。只要是將輸入轉化成一個輸出的，我們都可以使用Function，因此map使用Function作為參數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單。下面我們將介紹下如何從集合中只挑選出一個元素。