主要內(nèi)容
- 自定義函數(shù)式接口
- 函數(shù)式編程
- 常用函數(shù)式接口
第一章 函數(shù)式接口
1.1 概念
函數(shù)式接口在Java中是指：有且僅有一個抽象方法的接口陡舅。
函數(shù)式接口甜癞，即適用于函數(shù)式編程場景的接口币狠。而Java中的函數(shù)式編程體現(xiàn)就是Lambda悯蝉，所以函數(shù)式接口就是可以適用于Lambda使用的接口骗卜。只有確保接口中有且僅有一個抽象方法骇陈，Java中的Lambda才能順利地進行推導(dǎo)震庭。
備注：“語法糖”是指使用更加方便，但是原理不變的代碼語法你雌。例如在遍歷集合時使用的for-each語法器联，其實
底層的實現(xiàn)原理仍然是迭代器，這便是“語法糖”婿崭。從應(yīng)用層面來講拨拓，Java中的Lambda可以被當做是匿名內(nèi)部
類的“語法糖”，但是二者在原理上是不同的氓栈。
1.2 格式
只要確保接口中有且僅有一個抽象方法即可：
修飾符 interface 接口名稱 {
public abstract 返回值類型 方法名稱(可選參數(shù)信息);
// 其他非抽象方法內(nèi)容
}
由于接口當中抽象方法的public abstract是可以省略的渣磷，所以定義一個函數(shù)式接口很簡單：
public interface MyFunctionalInterface {
void myMethod();
}
1.3 @FunctionalInterface注解
與 @Override 注解的作用類似，Java 8中專門為函數(shù)式接口引入了一個新的注解： @FunctionalInterface 授瘦。該注解可用于一個接口的定義上：
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
void myMethod();
}
一旦使用該注解來定義接口醋界，編譯器將會強制檢查該接口是否確實有且僅有一個抽象方法，否則將會報錯提完。需要注意的是物独，即使不使用該注解，只要滿足函數(shù)式接口的定義氯葬，這仍然是一個函數(shù)式接口挡篓，使用起來都一樣。
1.4 自定義函數(shù)式接口
對于剛剛定義好的 MyFunctionalInterface 函數(shù)式接口帚称，典型使用場景就是作為方法的參數(shù)：
public class Demo09FunctionalInterface {
// 使用自定義的函數(shù)式接口作為方法參數(shù)
private static void doSomething(MyFunctionalInterface inter) {
inter.myMethod(); // 調(diào)用自定義的函數(shù)式接口方法
}
public static void main(String[] args) {
// 調(diào)用使用函數(shù)式接口的方法
doSomething(() ‐> System.out.println("Lambda執(zhí)行啦官研！"));
}
}
第二章 函數(shù)式編程
在兼顧面向?qū)ο筇匦缘幕A(chǔ)上，Java語言通過Lambda表達式與方法引用等闯睹，為開發(fā)者打開了函數(shù)式編程的大門戏羽。下面我們做一個初探。
2.1 Lambda的延遲執(zhí)行
有些場景的代碼執(zhí)行后楼吃，結(jié)果不一定會被使用始花，從而造成性能浪費妄讯。而Lambda表達式是延遲執(zhí)行的，這正好可以作為解決方案酷宵，提升性能亥贸。
性能浪費的日志案例
注:日志可以幫助我們快速的定位問題，記錄程序運行過程中的情況浇垦，以便項目的監(jiān)控和優(yōu)化炕置。
一種典型的場景就是對參數(shù)進行有條件使用，例如對日志消息進行拼接后男韧，在滿足條件的情況下進行打印輸出：
public class Demo01Logger {
private static void log(int level, String msg) {
if (level == 1) {
System.out.println(msg);
}
}
public static void main(String[] args) {
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "Java";
log(1, msgA + msgB + msgC);
}
這段代碼存在問題：無論級別是否滿足要求朴摊，作為 log 方法的第二個參數(shù)，三個字符串一定會首先被拼接并傳入方法內(nèi)此虑，然后才會進行級別判斷甚纲。如果級別不符合要求，那么字符串的拼接操作就白做了朦前，存在性能浪費介杆。
備注：SLF4J是應(yīng)用非常廣泛的日志框架，它在記錄日志時為了解決這種性能浪費的問題况既，并不推薦首先進行字符串的拼接这溅，而是將字符串的若干部分作為可變參數(shù)傳入方法中组民，僅在日志級別滿足要求的情況下才會進行字符串拼接棒仍。例如： LOGGER.debug("變量{}的取值為{}。", "os", "macOS") 臭胜，其中的大括號 {} 為占位符莫其。如果滿足日志級別要求，則會將“os”和“macOS”兩個字符串依次拼接到大括號的位置耸三；否則不會進行字符串拼接乱陡。這也是一種可行解決方案，但Lambda可以做到更好仪壮。
體驗Lambda的更優(yōu)寫法
使用Lambda必然需要一個函數(shù)式接口：
@FunctionalInterface
public interface MessageBuilder {
String buildMessage();
}
然后對 log 方法進行改造：
public class Demo02LoggerLambda {
private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
if (level == 1) {
System.out.println(builder.buildMessage());
}
}
public static void main(String[] args) {
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "Java";
log(1, () ‐> msgA + msgB + msgC );
}
}
這樣一來憨颠，只有當級別滿足要求的時候，才會進行三個字符串的拼接积锅；否則三個字符串將不會進行拼接爽彤。
證明Lambda的延遲
下面的代碼可以通過結(jié)果進行驗證：
public class Demo03LoggerDelay {
private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
if (level == 1) {
System.out.println(builder.buildMessage());
}
}
public static void main(String[] args) {
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "Java";
log(2, () ‐> {
System.out.println("Lambda執(zhí)行！");
return msgA + msgB + msgC;
});
}
}
從結(jié)果中可以看出缚陷，在不符合級別要求的情況下适篙，Lambda將不會執(zhí)行。從而達到節(jié)省性能的效果箫爷。
擴展：實際上使用內(nèi)部類也可以達到同樣的效果嚷节，只是將代碼操作延遲到了另外一個對象當中通過調(diào)用方法來完成聂儒。而是否調(diào)用其所在方法是在條件判斷之后才執(zhí)行的。
2.2 使用Lambda作為參數(shù)和返回值
如果拋開實現(xiàn)原理不說硫痰，Java中的Lambda表達式可以被當作是匿名內(nèi)部類的替代品衩婚。如果方法的參數(shù)是一個函數(shù)式接口類型，那么就可以使用Lambda表達式進行替代碍论。使用Lambda表達式作為方法參數(shù)谅猾，其實就是使用函數(shù)式接口作為方法參數(shù)。
例如 java.lang.Runnable 接口就是一個函數(shù)式接口鳍悠，假設(shè)有一個 startThread 方法使用該接口作為參數(shù)税娜，那么就可以使用Lambda進行傳參。這種情況其實和 Thread 類的構(gòu)造方法參數(shù)為Runnable 沒有本質(zhì)區(qū)別藏研。
public class Demo04Runnable {
private static void startThread(Runnable task) {
new Thread(task).start();
}
public static void main(String[] args) {
startThread(() ‐> System.out.println("線程任務(wù)執(zhí)行敬矩！"));
}
}
類似地，如果一個方法的返回值類型是一個函數(shù)式接口蠢挡，那么就可以直接返回一個Lambda表達式弧岳。當需要通過一個方法來獲取一個java.util.Comparator 接口類型的對象作為排序器時,就可以調(diào)該方法獲取。
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
public class Demo06Comparator {
private static Comparator<String> newComparator() {
return (a, b) ‐> b.length() ‐ a.length();
}
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "abc", "ab", "abcd" };
System.out.println(Arrays.toString(array));
Arrays.sort(array, newComparator());
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
其中直接return一個Lambda表達式即可业踏。
第三章 常用函數(shù)式接口
JDK提供了大量常用的函數(shù)式接口以豐富Lambda的典型使用場景禽炬，它們主要在java.util.function 包中被提供。
下面是最簡單的幾個接口及使用示例勤家。
3.1 Supplier接口
java.util.function.Supplier<T>接口僅包含一個無參的方法： T get()腹尖。用來獲取一個泛型參數(shù)指定類型的對象數(shù)據(jù)。由于這是一個函數(shù)式接口伐脖，這也就意味著對應(yīng)的Lambda表達式需要“對外提供”一個符合泛型類型的對象數(shù)據(jù)热幔。
import java.util.function.Supplier;
public class Demo08Supplier {
private static String getString(Supplier<String> function) {
return function.get();
}
public static void main(String[] args) {
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
System.out.println(getString(() ‐> msgA + msgB));
}
}
3.2 練習：求數(shù)組元素最大值
題目
使用 Supplier 接口作為方法參數(shù)類型，通過Lambda表達式求出int數(shù)組中的最大值讼庇。提示：接口的泛型請使用java.lang.Integer類绎巨。
解答
public class Demo02Test {
//定一個方法,方法的參數(shù)傳遞Supplier,泛型使用Integer
public static int getMax(Supplier<Integer> sup){
return sup.get();
}
public static void main(String[] args) {
int arr[] = {2,3,4,52,333,23};
//調(diào)用getMax方法,參數(shù)傳遞Lambda
int maxNum = getMax(()‐>{
//計算數(shù)組的最大值
int max = arr[0];
for(int i : arr){
if(i>max){
max = i;
}
}
return max;
});
System.out.println(maxNum);
}
}
3.3 Consumer接口
java.util.function.Consumer<T>接口則正好與Supplier接口相反，它不是生產(chǎn)一個數(shù)據(jù)蠕啄，而是消費一個數(shù)據(jù)场勤，其數(shù)據(jù)類型由泛型決定。
抽象方法：accept
Consumer 接口中包含抽象方法void accept(T t) 歼跟，意為消費一個指定泛型的數(shù)據(jù)和媳。基本使用如：
import java.util.function.Consumer;
public class Demo09Consumer {
private static void consumeString(Consumer<String> function) {
function.accept("Hello");
}
public static void main(String[] args) {
consumeString(s ‐> System.out.println(s));
}
}
當然嘹承，更好的寫法是使用方法引用窗价。
默認方法：andThen
如果一個方法的參數(shù)和返回值全都是 Consumer 類型，那么就可以實現(xiàn)效果：消費數(shù)據(jù)的時候叹卷，首先做一個操作撼港，然后再做一個操作坪它，實現(xiàn)組合。而這個方法就是 Consumer 接口中的default方法 andThen 帝牡。下面是JDK的源代碼：
default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) ‐> { accept(t); after.accept(t); };
}
備注：
java.util.Objects的requireNonNull靜態(tài)方法將會在參數(shù)為null時主動拋出
NullPointerException異常往毡。這省去了重復(fù)編寫if語句和拋出空指針異常的麻煩。
要想實現(xiàn)組合靶溜，需要兩個或多個Lambda表達式即可开瞭，而 andThen 的語義正是“一步接一步”操作。例如兩個步驟組合的情況：
import java.util.function.Consumer;
public class Demo10ConsumerAndThen {
private static void consumeString(Consumer<String> one, Consumer<String> two) {
one.andThen(two).accept("Hello");
}
public static void main(String[] args) {
consumeString(
s ‐> System.out.println(s.toUpperCase()),
s ‐> System.out.println(s.toLowerCase()));
}
}
運行結(jié)果將會首先打印完全大寫的HELLO罩息，然后打印完全小寫的hello嗤详。當然，通過鏈式寫法可以實現(xiàn)更多步驟的組合瓷炮。
3.4 練習：格式化打印信息
題目
下面的字符串數(shù)組當中存有多條信息葱色，請按照格式“ 姓名：XX。性別：XX娘香。 ”的格式將信息打印出來苍狰。要求將打印姓名的動作作為第一個 Consumer接口的Lambda實例，將打印性別的動作作為第二個 Consumer 接口的Lambda實例烘绽，將兩個 Consumer 接口按照順序“拼接”到一起淋昭。
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "迪麗熱巴,女", "古力娜扎,女", "馬爾扎哈,男" };
}
解答
import java.util.function.Consumer;
public class DemoConsumer {
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "迪麗熱巴,女", "古力娜扎,女", "馬爾扎哈,男" };
printInfo(s ‐> System.out.print("姓名：" + s.split(",")[0]),
s ‐> System.out.println("。性別：" + s.split(",")[1] + "安接。"),
array);
}
private static void printInfo(Consumer<String> one, Consumer<String> two, String[] array) {
for (String info : array) {
one.andThen(two).accept(info); // 姓名：迪麗熱巴翔忽。性別：女。
}
}
}
3.5 Predicate接口
有時候我們需要對某種類型的數(shù)據(jù)進行判斷赫段，從而得到一個boolean值結(jié)果呀打。這時可以使用java.util.function.Predicate<T>接口矢赁。
抽象方法：test
Predicate 接口中包含一個抽象方法： boolean test(T t) 糯笙。用于條件判斷的場景：
import java.util.function.Predicate;
public class Demo15PredicateTest {
private static void method(Predicate<String> predicate) {
boolean veryLong = predicate.test("HelloWorld");
System.out.println("字符串很長嗎：" + veryLong);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> s.length() > 5);
}
}
條件判斷的標準是傳入的Lambda表達式邏輯，只要字符串長度大于5則認為很長撩银。
默認方法：and
既然是條件判斷给涕，就會存在與、或额获、非三種常見的邏輯關(guān)系够庙。其中將兩個 Predicate 條件使用“與”邏輯連接起來實現(xiàn)“并且”的效果時，可以使用default方法 and抄邀。其JDK源碼為：
default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) ‐> test(t) && other.test(t);
}
如果要判斷一個字符串既要包含大寫“H”耘眨，又要包含大寫“W”，那么：
import java.util.function.Predicate;
public class Demo16PredicateAnd {
private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
boolean isValid = one.and(two).test("Helloworld");
System.out.println("字符串符合要求嗎：" + isValid);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> s.contains("H"), s ‐> s.contains("W"));
}
}
默認方法：or
與 and 的“與”類似境肾，默認方法 or 實現(xiàn)邏輯關(guān)系中的“或”剔难。JDK源碼為：
default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) ‐> test(t) || other.test(t);
}
如果希望實現(xiàn)邏輯“字符串包含大寫H或者包含大寫W”胆屿，那么代碼只需要將“and”修改為“or”名稱即可，其他都不變：
import java.util.function.Predicate;
public class Demo16PredicateAnd {
private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
boolean isValid = one.or(two).test("Helloworld");
System.out.println("字符串符合要求嗎：" + isValid);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> s.contains("H"), s ‐> s.contains("W"));
}
}
默認方法：negate
“與”偶宫、“或”已經(jīng)了解了非迹，剩下的“非”（取反）也會簡單。默認方法negate 的JDK源代碼為：
default Predicate<T> negate() {
return (t) ‐> !test(t);
}
從實現(xiàn)中很容易看出纯趋，它是執(zhí)行了test方法之后憎兽，對結(jié)果boolean值進行“!”取反而已。一定要在test方法調(diào)用之前調(diào)用 negate方法吵冒，正如and和or方法一樣：
import java.util.function.Predicate;
public class Demo17PredicateNegate {
private static void method(Predicate<String> predicate) {
boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWorld");
System.out.println("字符串很長嗎：" + veryLong);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> s.length() < 5);
}
}
3.6 練習：集合信息篩選
題目
數(shù)組當中有多條“姓名+性別”的信息如下纯命，請通過Predicate 接口的拼裝將符合要求的字符串篩選到集合
ArrayList中，需要同時滿足兩個條件：
- 必須為女生痹栖；
- 姓名為4個字
public class DemoPredicate {
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "迪麗熱巴,女", "古力娜扎,女", "馬爾扎哈,男", "趙麗穎,女" };
}
}
解答
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;
public class DemoPredicate {
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "迪麗熱巴,女", "古力娜扎,女", "馬爾扎哈,男", "趙麗穎,女" };
List<String> list = filter(array,
s ‐> "女".equals(s.split(",")[1]),
s ‐> s.split(",")[0].length() == 4);
System.out.println(list);
}
private static List<String> filter(String[] array, Predicate<String> one,Predicate<String> two) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (String info : array) {
if (one.and(two).test(info)) {
list.add(info);
}
}
return list;
}
}
3.7 Function接口
java.util.function.Function<T,R> 接口用來根據(jù)一個類型的數(shù)據(jù)得到另一個類型的數(shù)據(jù)扎附，前者稱為前置條件，后者稱為后置條件结耀。
抽象方法：apply
Function接口中最主要的抽象方法為： R apply(T t)留夜，根據(jù)類型T的參數(shù)獲取類型R的結(jié)果。
使用的場景例如：將 String類型轉(zhuǎn)換為Integer 類型图甜。
import java.util.function.Function;
public class Demo11FunctionApply {
private static void method(Function<String, Integer> function) {
int num = function.apply("10");
System.out.println(num + 20);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> Integer.parseInt(s));
}
}
當然碍粥，最好是通過方法引用的寫法。
默認方法：andThen
Function接口中有一個默認的 andThen方法黑毅，用來進行組合操作嚼摩。JDK源代碼如：
default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) ‐> after.apply(apply(t));
}
該方法同樣用于“先做什么，再做什么”的場景矿瘦，和 Consumer 中的 andThen差不多：
import java.util.function.Function;
public class Demo12FunctionAndThen {
private static void method(Function<String, Integer> one, Function<Integer, Integer> two) {
int num = one.andThen(two).apply("10");
System.out.println(num + 20);
}
public static void main(String[] args) {
method(str‐>Integer.parseInt(str)+10, i ‐> i *= 10);
}
}
第一個操作是將字符串解析成為int數(shù)字枕面，第二個操作是乘以10。兩個操作通過 andThen 按照前后順序組合到了一起缚去。
請注意潮秘，F(xiàn)unction的前置條件泛型和后置條件泛型可以相同。
3.8 練習：自定義函數(shù)模型拼接
題目
請使用 Function 進行函數(shù)模型的拼接易结，按照順序需要執(zhí)行的多個函數(shù)操作為：
String str = "趙麗穎,20";
- 將字符串截取數(shù)字年齡部分枕荞，得到字符串；
- 將上一步的字符串轉(zhuǎn)換成為int類型的數(shù)字搞动；
- 將上一步的int數(shù)字累加100躏精，得到結(jié)果int數(shù)字。
解答
import java.util.function.Function;
public class DemoFunction {
public static void main(String[] args) {
String str = "趙麗穎,20";
int age = getAgeNum(str, s ‐> s.split(",")[1],
s ‐>Integer.parseInt(s),
n ‐> n += 100);
System.out.println(age);
}
private static int getAgeNum(String str, Function<String, String> one,
Function<String, Integer> two,
Function<Integer, Integer> three) {
return one.andThen(two).andThen(three).apply(str);
}
}
