必看:深入学习Java8中的函数式接口

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引言

目前由于系统已经全面切换为JDK8,所以有必要系统的了解一下Java8的一些新特性,以便后续在日常工作中可以使用一些高级特性来提高编程效率。

因为Java8引入了函数式接口,在java.util.function包含了几大类函数式接口声明。这里第一篇主要研究一下Function相关的接口。

FunctionalInterface注解

Java8的新引入,包含函数式的设计,接口都有@FunctionalInterface的注解。就像这个注解的注释说明一样,它注解在接口层面,且注解的接口要有且仅有一个抽象方法。具体就是说,注解在Inteface上,且interface里只能有一个抽象方法,可以有default方法。因为从语义上来讲,一个函数式接口需要通过一个***逻辑上的***方法表达一个单一函数。那理解这个单一就很重要了,单一不是说限制你一个interface里只有一个抽象方法,单是多个方法的其他方法需要是继承自Object的public方法,或者你要想绕过,就自己实现default。函数式接口自己本身一定是只有一个抽象方法。同时,如果是Object类的public方法,也是不允许的。官方的说明翻译如下:

如果一个接口I,I有一组抽象方法集合M,且这些方法都不是Object类的public签名方法,那么如果存在一个M中的方法m,满足:

m的签名是所有M中方法签名的子签名。

m对于M中的每个方法都是返回类型可替换的。 此时,接口I是一个函数式接口。

怎么理解,看几个例子。

比如:你声明一个接口:

这会编译错,编译器会告诉你*no target method*。而如果加一个方法:

这就OK了,一个函数式接口声明好了。再加一个呢?

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不ok,明确说了只有一个抽象方法嘛。但是如果换一种函数签名:

错误依旧,因为这个方法签名是Object类的public方法。而再改一下:

这就OK了。一个抽象方法,一个Object的public方法,相安无事。Object还有其他方法,clone方法试试会怎么样?

这又不行了,因为前面明确说了,要是Object的public方法,而clone是protected的。

所以总结一句话就是:

函数式接口,有且仅有一个抽象方法,Object的public方法除外。

因为Java本身支持多接口实现,你定义一个Class可以implements多个interface。所以这个限制也没什么影响,如果想约定一个函数式接口来统一,也可以做一些默认的实现来达到一个接口多个抽象方法的目的,比如下面这种做法:

一个普通接口NonFunc:

函数式接口Func:

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实现的测试类:

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函数式接口的一大特性就是可以被lambda表达式和函数引用表达式代替。也就是说声明这样的接口,是可以灵活的以方法来传参。看个例子:

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上面例子列举了一个lambda模式和一个方法引用模式,这样就可以利用函数式编程强大的能力,将方法作为参数了。

另一个大的话题是针对上文的***逻辑上的方法***。所谓逻辑上,就是说当你出现函数式接口多重继承其他接口时,如果继承的多个接口有相同的方法签名,那么也是OK的。而这种相同签名的方法,也包括了泛型的情况,以下的声明中的Z接口,都是函数式接口。

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但是要注意的是,这种泛型的支持,是因为函数式接口的官方声明规范里要求类型可替换和子签名,不是因为泛型擦除。

比如下面的例子就不是函数式接口:

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最后,Java8里关于函数式接口的包是java.util.function,里面全部是函数式接口。主要包含几大类:Function、Predicate、Supplier、Consumer和*Operator(没有Operator接口,只有类似BinaryOperator这样的接口)。后面依次展开详细说明一下。

Function

关于Function接口,其接口声明是一个函数式接口,其抽象表达函数为

函数意为将参数T传递给一个函数,返回R。即$R=Function(T)$

其默认实现了3个default方法,分别是compose、andThen和identity,对应的函数表达为:compose对应$V=Function(ParamFunction(T))$,体现嵌套关系;andThen对应$V=ParamFunction(Function(T))$,转换了嵌套的顺序;还有identity对应了一个传递自身的函数调用对应$Function(T)=T$。从这里看出来,compose和andThen对于两个函数f和g来说,f.compose(g)等价于g.andThen(f)。看个例子:

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高阶函数

只是普通的lambda表达式,其能力有限。我们会希望引入更强大的函数能力——高阶函数,可以定义任意同类计算的函数。

比如这个函数定义,参数是z,返回值是一个Function,这个Function本身又接受另一个参数y,返回z+y。于是我们可以根据这个函数,定义任意加法函数:

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由于高阶函数接受一个函数作为参数,结果返回另一个函数,所以是典型的函数到函数的映射。

BiFunction提供了二元函数的一个接口声明,举例来说:

其输出结果将是:f(z)=x*y, when x=3,y=5, then f(z)=15。

二元函数没有compose能力,只是默认实现了andThen。

有了一元和二元函数,那么可以通过组合扩展出更多的函数可能。

Function接口相关的接口包括:

BiFunction :R apply(T t, U u);接受两个参数,返回一个值,代表一个二元函数;

DoubleFunction :R apply(double value);只处理double类型的一元函数;

IntFunction :R apply(int value);只处理int参数的一元函数;

LongFunction :R apply(long value);只处理long参数的一元函数;

ToDoubleFunction:double applyAsDouble(T value);返回double的一元函数;

ToDoubleBiFunction:double applyAsDouble(T t, U u);返回double的二元函数;

ToIntFunction:int applyAsInt(T value);返回int的一元函数;

ToIntBiFunction:int applyAsInt(T t, U u);返回int的二元函数;

ToLongFunction:long applyAsLong(T value);返回long的一元函数;

ToLongBiFunction:long applyAsLong(T t, U u);返回long的二元函数;

DoubleToIntFunction:int applyAsInt(double value);接受double返回int的一元函数;

DoubleToLongFunction:long applyAsLong(double value);接受double返回long的一元函数;

IntToDoubleFunction:double applyAsDouble(int value);接受int返回double的一元函数;

IntToLongFunction:long applyAsLong(int value);接受int返回long的一元函数;

LongToDoubleFunction:double applyAsDouble(long value);接受long返回double的一元函数;

LongToIntFunction:int applyAsInt(long value);接受long返回int的一元函数;

Operator

Operator其实就是Function,函数有时候也叫作算子。算子在Java8中接口描述更像是函数的补充,和上面的很多类型映射型函数类似。

算子Operator包括:UnaryOperator和BinaryOperator。分别对应单元算子和二元算子。

算子的接口声明如下:

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二元算子的声明:

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很明显,算子就是一个针对同类型输入输出的一个映射。在此接口下,只需声明一个泛型参数T即可。对应上面的例子:

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例子里补充一点的是,BinaryOperator提供了两个默认的static快捷实现,帮助实现二元函数min(x,y)和max(x,y),使用时注意的是排序器可别传反了:)

其他的Operator接口:(不解释了)

LongUnaryOperator:long applyAsLong(long operand);

IntUnaryOperator:int applyAsInt(int operand);

DoubleUnaryOperator:double applyAsDouble(double operand);

DoubleBinaryOperator:double applyAsDouble(double left, double right);

IntBinaryOperator:int applyAsInt(int left, int right);

LongBinaryOperator:long applyAsLong(long left, long right);

Predicate

predicate是一个谓词函数,主要作为一个谓词演算推导真假值存在,其意义在于帮助开发一些返回bool值的Function。本质上也是一个单元函数接口,其抽象方法test接受一个泛型参数T,返回一个boolean值。等价于一个Function的boolean型返回值的子集。

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其默认方法也封装了and、or和negate逻辑。写个小例子看看:

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Predicate在Stream中有应用,Stream的filter方法就是接受Predicate作为入参的。这个具体在后面使用Stream的时候再分析深入。

其他Predicate接口:

BiPredicate:boolean test(T t, U u);接受两个参数的二元谓词

DoublePredicate:boolean test(double value);入参为double的谓词函数

IntPredicate:boolean test(int value);入参为int的谓词函数

LongPredicate:boolean test(long value);入参为long的谓词函数

Consumer

看名字就可以想到,这像谓词函数接口一样,也是一个Function接口的特殊表达——接受一个泛型参数,不需要返回值的函数接口。

这个接口声明太重要了,对于一些纯粹consume型的函数,没有Consumer的定义真无法被Function家族的函数接口表达。因为Function一定需要一个泛型参数作为返回值类型(当然不排除你使用Function来定义,但是一直返回一个无用的值)。比如下面的例子,如果没有Consumer,类似的行为使用Function表达就一定需要一个返回值。

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其他Consumer接口:

BiConsumer:void accept(T t, U u);接受两个参数

DoubleConsumer:void accept(double value);接受一个double参数

IntConsumer:void accept(int value);接受一个int参数

LongConsumer:void accept(long value);接受一个long参数

ObjDoubleConsumer:void accept(T t, double value);接受一个泛型参数一个double参数

ObjIntConsumer:void accept(T t, int value);接受一个泛型参数一个int参数

ObjLongConsumer:void accept(T t, long value);接受一个泛型参数一个long参数

Supplier

最后说的是一个叫做Supplier的函数接口,其声明如下:

其简洁的声明,会让人以为不是函数。这个抽象方法的声明,同Consumer相反,是一个只声明了返回值,不需要参数的函数(这还叫函数?)。也就是说Supplier其实表达的不是从一个参数空间到结果空间的映射能力,而是表达一种生成能力,因为我们常见的场景中不止是要consume(Consumer)或者是简单的map(Function),还包括了new这个动作。而Supplier就表达了这种能力。

比如你要是返回一个常量,那可以使用类似的做法:

这保证supplier对象输出的一直是1。

如果是要利用构造函数的能力呢?就可以这样:

这样的输出可以看到,全部的对象都是new出来的。

这样的场景在Stream计算中会经常用到,具体在分析Java 8中Stream的时候再深入。

其他Supplier接口:

BooleanSupplier:boolean getAsBoolean();返回boolean

DoubleSupplier:double getAsDouble();返回double

IntSupplier:int getAsInt();返回int

LongSupplier:long getAsLong();返回long

总结

整个函数式接口的大概总结如下:

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转载自:http://www.sohu.com/a/123958799_465959

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