Лямбда-выражение Java 8 и первоклассные значения

Я бы сказал, что замыкания Java 8 («лямбды») не являются ни простым синтаксическим сахаром, ни первоклассными значениями.

Я рассмотрел проблему синтаксического сахара в ответе на другой вопрос StackExchange.

Что касается того, являются ли лямбды «первоклассными», это действительно зависит от вашего определения, но я приведу аргумент, что лямбды на самом деле не являются первоклассными.

В некотором смысле лямбда хочет быть функцией, но Java 8 не добавляет типы функций. Вместо этого лямбда-выражение преобразуется в экземпляр функционального интерфейса. Это позволило добавить лямбда-выражения в Java 8 с небольшими изменениями в системе типов Java. После преобразования результатом является ссылка, как и ссылка любого другого типа. На самом деле использование Lambda — например, в методе, которому в качестве параметра было передано лямбда-выражение — неотличимо от вызова метода через интерфейс. Метод, который получает параметр типа функционального интерфейса, не может сказать, было ли ему передано лямбда-выражение или экземпляр некоторого класса, реализующего этот функциональный интерфейс.

Дополнительные сведения о том, являются ли лямбда-выражения объектами, см. в ответе на часто задаваемые вопросы о Lambda на этот вопрос.

Учитывая, что лямбды преобразуются в объекты, они наследуют (буквально) все характеристики объектов. В частности, объекты:

• иметь различные методы, такие как equals, getClass, hashCode, notify, toString и wait
• иметь идентификационный хэш-код
• может быть заблокирован блоком synchronized
• можно сравнить с помощью операторов == и != и instanceof

и так далее. На самом деле все это не имеет отношения к предполагаемому использованию лямбда-выражений. Их поведение по существу не определено. Вы можете написать программу, которая использует любой из них, и вы получите какой-то результат, но результат может отличаться от релиза к релизу (или даже от запуска к запуску!).

Говоря более кратко, в Java объекты имеют идентичность, но значения (особенно значения функций, если они должны существовать) не должны иметь никакого понятия идентичности. В Java 8 нет типов функций. Вместо этого лямбда-выражения преобразуются в объекты, поэтому у них много багажа, который не имеет отношения к функциям, особенно к идентичности. Мне это не кажется "первоклассным".

Обновление от 24 октября 2013 г.

Я размышлял над этой темой с тех пор, как опубликовал свой ответ несколько месяцев назад. С технической точки зрения все, что я написал выше, верно. Вывод, вероятно, выражается более точно, поскольку лямбда-выражения Java 8 не являются чистыми (в отличие от первоклассных) значениями, потому что они несут с собой много объектного багажа. Однако то, что они нечисты, не означает, что они не первоклассные. Рассмотрим определение Википедии функции первого класса. Вкратце, перечисленные там критерии признания функций первоклассными — это способности:

• передавать функции в качестве аргументов другим функциям
• возвращать функции из других функций
• присваивать функции переменным
• хранить функции в структурах данных
• иметь функции быть анонимными

Лямбда-выражения Java 8 соответствуют всем этим критериям. Так что они кажутся первоклассными.

В статье также упоминаются имена функций, не имеющие особого статуса, вместо этого имя функции представляет собой просто переменную, тип которой является типом функции. Лямбда-выражения Java 8 не соответствуют этому последнему критерию. В Java 8 нет типов функций; он имеет функциональные интерфейсы. Они эффективно используются как функциональные типы, но они вовсе не являются функциональными типами. Если у вас есть ссылка, тип которой является функциональным интерфейсом, вы понятия не имеете, является ли она лямбдой, экземпляром анонимного внутреннего класса или экземпляром конкретного класса, который реализует этот интерфейс.

Таким образом, лямбда-выражения в Java 8 являются более первоклассными функциями, чем я думал изначально. Они просто не являются чистыми первоклассными функциями.

Да, это первоклассные ценности (или будут таковыми после выхода Java 8...)

В том смысле, что вы можете передавать их в качестве аргументов, составлять из них функции более высокого порядка, хранить их в структурах данных и т. д. Вы сможете использовать их для широкого спектра методов функционального программирования.

См. также более подробное определение того, что означает «первый класс» в этом контексте:

• http://en.wikipedia.org/wiki/First-class_citizen

На мой взгляд, это синтаксический сахар, но вдобавок к выводу типа, новому пакету java.util.functions и семантике внутренних классов он выступает как первоклассное значение.

Настоящее замыкание с привязкой переменной к внешнему контексту имеет некоторые накладные расходы. Я бы посчитал реализацию Java 8 оптимальной, достаточно чистой.

По крайней мере, это не просто синтаксический сахар.

И я бы не знал более оптимальной реализации.

Для меня Lambdas в Java 8 — это просто синтаксический сахар, потому что вы не можете использовать его как гражданин первого класса (http://en.wikipedia.org/wiki/First-class_function) каждая функция должна быть заключена в объект, это накладывает много ограничений по сравнению с языком с чисто первоклассными функциями, такими как SCALA. Замыкания Java 8 могут захватывать только неизменяемые («фактически окончательные») нелокальные переменные.

Вот лучшее объяснение, почему это синтаксический сахар Java Lambdas and Closures