如何将字符串转换为lambda表达式？

Question

我思考了一下，想到了一个有趣的问题，假设我们有一个含有以下内容的配置（输入）文件：

x -> x + 1
x -> x * 2
x -> x * x
x -> -x

而且我们还有一个 Integer 列表：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.addAll(Arrays.toList(1, 2, 3, 4, 5));

有没有一种方法可以将字符串（如x -> x + 1等）转换为表示lambda表达式的对象？这些对象可以被用作：

Object lambda = getLambdaFromString("x -> x + 1");
if (lambda.getClass().equals(IntFunction.class) {
    list.stream().forEach()
        .mapToInt(x -> x)
        .map(x -> ((IntFunction)lambda).applyAsInt(x))
        .forEach(System.out::println);
}

我应该如何编写名为getLambdaFromString的方法？

• 有没有JDK/JRE中可以重用的内容？
• 还需要自己编写吗？
• 是否可能将Object lambda缩小到仅捕获lambda？

- skiwi

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你可以创建一个带有一个公共静态方法的类，该方法返回lambda并即时编译它。或者对于这样简单的表达式，使用脚本引擎在箭头后评估表达式。 - assylias

Lambda表达式会被解释为一个单方法接口的实现，该接口取决于词法上下文。因此，您不能指望重用任何功能（来自JDK或其他地方）将字符串从上下文中解析出相应的实例。 - Marko Topolnik

您的问题是如何将一个表达式字符串解析为可执行的代码。您只是将“可执行的代码”这个术语替换为“lambda表达式”。 - Holger

Answer 1

Marko对这个问题的评论是正确的。你无法从文件中读取裸的Java lambda表达式，因为没有提供上下文的目标类型定义这样的表达式是无法被定义的。例如，考虑以下方法声明：

void method1(BiFunction<String,String,String> f) { ... }
void method2(BiFunction<Integer,Integer,Integer> f) { ... }

接下来是以下代码：

method1((x, y) -> x + y);
method2((x, y) -> x + y);

这两个lambda表达式 (x, y) -> x + y 表示完全不同的含义。对于method1，+运算符表示字符串连接，但对于method2，则表示整数相加。

这有点偏离您的问题，但您可以使用动态语言读取和评估lambda或function表达式。在Java 8中，有Nashorn JavaScript引擎。因此，您可以通过从Java调用Nashorn来读取和评估JavaScript函数，而不是尝试读取和评估Java lambda表达式。

以下代码接受arg [0]中的函数并将其应用于每个后续函数，打印结果：

import java.util.function.Function;
import javax.script.*;

public class ScriptFunction {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ScriptEngine engine = new ScriptEngineManager().getEngineByName("nashorn");
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Function<Object,Object> f = (Function<Object,Object>)engine.eval(
            String.format("new java.util.function.Function(%s)", args[0]));
        for (int i = 1; i < args.length; i++) {
            System.out.println(f.apply(args[i]));
        }
    }
}

例如，运行以下命令：

java ScriptFunction 'function(x) 3 * x + 1' 17 23 47

给出结果

52.0
70.0
142.0

将函数字符串包装在 new java.util.function.Function 内是为了在 Nashorn 的 JavaScript 函数观念和 Java 的 Function 接口之间创建一个适配器。(可能有更好的方法，但我不知道。) 将 eval 的返回值强制转换为 Function<Object,Object> 导致了未经检查的强制转换警告，这是不可避免的，因为这是 JavaScript（一种动态类型的语言）和静态类型的 Java 之间的边界。最后，没有进行错误检查。如果违反某些假设，比如第一个参数实际上不表示 JavaScript 函数，则我确定这将以各种恶劣的方式引起问题。

尽管如此，如果您需要评估从文件中读取的表达式或函数，您可能会发现这种技术很有用。

- Stuart Marks

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这看起来非常有趣，我应该更深入地探索Nashorn引擎！我有一种感觉，在运行时使用Nashorn引擎会比在运行时动态创建Java文件更容易。 - skiwi

非常好，斯图尔特。你知道使用Nashorn引擎是否也可以解析筛选谓词吗？比如.filter(u -> u.key.equals("A"))？ - biliboc

刚刚意识到我只需要使用 Predicate 而不是 Function。谢谢。 - biliboc

Answer 2

我认为在大多数情况下，使用Stuart's answer中提到的Nashorn JavaScript引擎是最好的选择。然而，如果出于某些原因希望留在Java世界中，我最近创建了LambdaFromString库，在运行时将字符串代码转换为lambda。

使用该库执行问题中指定的操作的代码如下：

    List<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.addAll(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));

    LambdaFactory lambdaFactory = LambdaFactory.get();
    Function<Integer, Integer> lambda = lambdaFactory
            .createLambda("x -> x + 1", new TypeReference<Function<Integer, Integer>>() {});
    list.stream().map(lambda).forEach(System.out::println); //prints 2 to 6

唯一不同的是，必须知道并将lambda类型传递给库，以便编译器知道在此上下文中"+"的含义。

- Paweł Chorążyk