主要內容

• 自定義函數式接口
• 函數式編程
• 常用函數式接口

第一章 函數式接口

概念

函數式接口在java中指的是:有且只有一個抽象方法的接口

函數式接口,即適用于函數式編程場景的接口.而java中共的函數式編程體現就是Lambda,所以函數式接口就是可以適用于lambda使用的接口.只有確保接口中有且只有一個寵幸方法,java中的lambda才能順利地進行推導.

備注:語法糖是指使用更加方便,但是原理不變的代碼語法,例如在遍歷集合時使用for-each語法,其實底層的實現原理仍然是迭代器,這便是語法糖.從應用應用層面來京,java中的lambda可以被當做是匿名內部類了的語法糖,但是二者原理上是不同的.

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(可選參數信息);// 其他非抽象方法內容
}

由于接口當中抽象方法的public abstract 是可以省略的,所以定義一函數式接口很簡單:

public Interface MyFunctionalInterface{void myMethod();
}

@FunctionalInterface注解

與@Override注解的作用類似,Java 8 中專門為函數式接口引入了一個新的注解:@FunctionInterface.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,編譯期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.需要注意的是,即使不使用該注解,主要滿足函數式接口的定義,這仍然是一個函數式接口,使用起來都一個B樣,只不過@FunctionalInterface用起來規范一點,說白了逼格高那么一丟丟

自定義函數式接口

對于剛剛定義好的MyFunctionalInterface函數式接口,典型使用場景就是作為方法的參數:

public class Demo09FunctionalInterface {// 使用自定義的函數式接口作為方法參數private static void doSomething(MyFunctionalInterface inter) {inter.myMethod(); // 調用自定義的函數式接口方法 }public static void main (String[]args){// 調用使用函數式接口的方法doSomething(() ‐ > System.out.println("Lambda執行啦!"));}}
}

函數式編程

在兼顧面向對象特性的基礎上,Java語言通過Lambda表達式與方法引用等,為開發者打開了函數式編程的大門

下面我們做一個初探

Lambda的延遲執行

有些場景的代碼執行后，結果不一定會被使用，從而造成性能浪費。而Lambda表達式是延遲執行的，這正好可以 作為解決方案，提升性能。

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，以便項目的監控和優化。 一種典型的場景就是對參數進行有條件使用，例如對日志消息進行拼接后，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，作為 log 方法的第二個參數，三個字符串一定會首先被拼接并傳入方
法內，然后才會進行級別判斷。如果級別不符合要求，那么字符串的拼接操作就白做了，存在性能浪費。

備注:SLF4J是應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，并不推薦首先進行 字符串的拼接，而是將字符串的若干部分作為可變參數傳入方法中，僅在日志級別滿足要求的情況下才會進 行字符串拼接。例如: LOGGER.debug(“變量{}的取值為{}。”, “os”, “macOS”) ，其中的大括號 {} 為占位 符。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;否則不會進行字 符串拼接。這也是一種可行解決方案，但Lambda可以做到更好。

體驗lambda的更加優化寫法

使用Lambda必然需要一個函數式接口:

@FunctionalInterfacepublic 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，只有當級別滿足要求的時候，才會進行三個字符串的拼接;否則三個字符串將不會進行拼接。

證明lambda的延遲

下面的代碼可以通過結果進行驗證:

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執行!");return msgA + msgB + msgC;}); }
}

從結果中可以看出，在不符合級別要求的情況下，Lambda將不會執行。從而達到節省性能的效果。

擴展:實際上使用內部類也可以達到同樣的效果，只是將代碼操作延遲到了另外一個對象當中通過調用方法來完成。而是否調用其所在方法是在條件判斷之后才執行的。

使用Lambda作為參數和返回值

如果拋開實現原理不說，Java中的Lambda表達式可以被當作是匿名內部類的替代品。如果方法的參數是一個函數 式接口類型，那么就可以使用Lambda表達式進行替代。使用Lambda表達式作為方法參數，其實就是使用函數式 接口作為方法參數。
例如 java.lang.Runnable接口就是一個函數式接口，假設有一個 startThread 方法使用該接口作為參數，那么就 可以使用Lambda進行傳參。這種情況其實和 Thread 類的構造方法參數為 Runnable 沒有本質區別。

public class Demo04Runnable {private static void startThread(Runnable task) {new Thread(task).start();}public static void main(String[] args) {startThread(() ‐> System.out.println("線程任務執行!"));}       
}

類似地，如果一個方法的返回值類型是一個函數式接口，那么就可以直接返回一個Lambda表達式。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

常用函數式接口

JDK提供了大量常用的函數式接口以豐富Lambda的典型使用場景，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。

supplier接口

java.util.function.Supplier<T>接口僅包含一個無參的方法: T get() 。用來獲取一個泛型參數指定類型的對 象數據。由于這是一個函數式接口，這也就意味著對應的Lambda表達式需要對外提供一個符合泛型類型的對象 數據。

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));} 
}

練習:求數組元素的最大值

題目:

使用 Supplier 接口作為方法參數類型，通過Lambda表達式求出int數組中的最大值。提示:接口的泛型請使用 java.lang.Integer 類。
解答:

public class Demo02Test { //定一個方法,方法的參數傳遞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};//調用getMax方法,參數傳遞Lambda int maxNum = getMax(()‐>{//計算數組的最大值 int max = arr[0]; for(int i : arr){if(i>max){max = i;} }return max;});System.out.println(maxNum);}
}

Consumer接口

java.util.function.Consumer<T>接口則正好與Supplier接口相反，它不是生產一個數據，而是消費一個數據， 其數據類型由泛型決定。

抽象方法:accept

Consumer 接口中包含抽象方法 void accept(T t) ，意為消費一個指定泛型的數據。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，更好的寫法是使用方法引用。

默認方法:andThen

如果一個方法的參數和返回值全都是 Consumer 類型，那么就可以實現效果:消費數據的時候，首先做一個操作， 然后再做一個操作，實現組合。而這個方法就是 Consumer 接口中的default方法 andThen 。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 靜態方法將會在參數為null時主動拋出 NullPointerException 異常。這省去了重復編寫if語句和拋出空指針異常的麻煩。
要想實現組合，需要兩個或多個Lambda表達式即可，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()));}
}

運行結果將會首先打印完全大寫的HELLO，然后打印完全小寫的hello。當然，通過鏈式寫法可以實現更多步驟的 組合。

練習:格式化打印信息

題目
下面的字符串數組當中存有多條信息，請按照格式“ 姓名:XX。性別:XX。 ”的格式將信息打印出來。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，將兩個 Consumer接口按照順序“拼接”到一起。

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] + "。"),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。性別:女。 }} 
}

Predicate接口

有時候我們需要對某種類型的數據進行判斷，從而得到一個boolean值結果。這時可以使用
java.util.function.Predicate<T> 接口。

抽象方法:test

Predicate 接口中包含一個抽象方法: boolean test(T t) 。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。

默認方法:and

既然是條件判斷，就會存在與、或、非三種常見的邏輯關系。其中將兩個 Predicate 條件使用“與”邏輯連接起來實 現“并且”的效果時，可以使用default方法 and 。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”，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，默認方法 or 實現邏輯關系中的“或”。JDK源碼為:

default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {Objects.requireNonNull(other);return (t) ‐> test(t) || other.test(t);
}

如果希望實現邏輯“字符串包含大寫H或者包含大寫W”，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”、“或”已經了解了，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);
}

從實現中很容易看出，它是執行了test方法之后，對結果boolean值進行“!”取反而已。一定要在 test 方法調用之前
調用 negate 方法，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);
} 
}

練習:集合信息篩選 題目

數組當中有多條“姓名+性別”的信息如下，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:

• 1. 必須為女生;
• 2. 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;}
}