Java8新特性(1) -函数式编程&Lambda表达式

Java8中引入了Lambda表达式,支持用户进行函数式编程,这是Java的一次重要性的革新(好吧,其实这不是啥新东西了,不更新跟不上潮流啊)

严格来讲函数式编程也不是什么很新颖的东西,它与我们现在主要使用的命令式编程最大的区分点在于

函数式编程更加强调程序执行的结果而非执行的过程,倡导利用若干简单的执行单元让计算结果不断渐进,逐层推导复杂的运算,而不是设计一个复杂的执行过程

简单来说,命令式编程更加注重运行过程,而函数式编程更加注重运行结果,因为在给定的函数下,只要输入相同,结果必然相同,各个函数之间是相互隔离的,这种优势在多线程环境下会被体现的淋漓尽致

我们可以用代码的方式查看两者的区别(这里使用JavaScript)

先书写一段普通的命令式编程代码

var a=3;

var b=4;

console.log((a+b)*2);

这应该是一段再简单不过的代码,下面来看看函数式编程的写法

function add(num1,num2){return num1+num2;};
function mutilply(num1,num2) {return num1*num2;};
function print(...args){console.log(arg[3](arg[2](arg[0],arg[1]),2)))};
print(3,4,add,mutilply);

可以看到,最明显的区别就是在函数也被看成一个变量,而不是简单的一个代码组合


函数式接口

Java是一门面向对象的语言,因此要实现函数式编程也只能以面向对象的方式去间接实现。在函数式编程中,函数也被看成一个独立的对象,而面向对象则是万物皆对象,因此在面向对象中实现函数式编程,必须满足以下条件

  1. 这个类只能有一个方法,没有任何属性
  2. 这个方法必须是抽象的

按照这样来看,用户要实现函数式编程,必须以单函数接口的方式去实现,并以匿名类的方式作为变量去传参,Java8中也新增了一个注解用来标注这种特殊接口

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface FunctionalInterface {}

正如它的名字一样,函数式接口,在其Javadoc上有这样一段话

Note that instances of functional interfaces can be created with lambda expressions, method references, or constructor references.

很明显,这个注解是用来标识一个接口为函数式接口并且可以使用lambda表达式的方式去实例化,然而还有一句打脸的话

However, the compiler will treat any interface meeting the definition of a functional interface as a functional interface regardless of whether or not a {@code FunctionalInterface} annotation is present on the interface declaration.

也就是说这个注解你写不写无所谓,反正编译器都会把单抽象方法的接口看成函数式接口(wtf。。。)


Lamdba表达式

上面提到,在Java中使用函数式编程必须要使用匿名类的方式,下面来个demo

/**
 * 尽管可以不使用{@code FunctionalInterface},但是还是建议大家使用,毕竟代码可读性好点
 * @author 韩超
 * @version 2019.04.14
 * @link @FunctionalInterface
 */
@FunctionalInterface
public interface FuncationalInterfacesDemo {
    void doSomething(Book book);
}

class Book {//实体类
    private String name;
    private float price;

    public Book(String name, float price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public float getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(float price) {
        this.price = price;
    }
}

class BookStore{
    /**
     * 自定义输出,输出方式由 FuncationalInterfacesDemo#doSomething 去实现
     * @param book
     * @param demo
     */
    public static void customPrintBook(Book book,FuncationalInterfacesDemo demo){
        demo.doSomething(book);
    }
}

主函数如下

public static void main(String[] args){
        Book book=new Book("书1",15.4f);
        BookStore.customPrintBook(book, new FuncationalInterfacesDemo() {//第一种输出方式
            @Override
            public void doSomething(Book book) {
                System.out.println("书名:"+book.getName()+"| 价格:"+book.getPrice());
            }
        });
        BookStore.customPrintBook(book, new FuncationalInterfacesDemo() {//第一种输出方式
            @Override
            public void doSomething(Book book) {
                System.out.println("书名:"+book.getName()+"---价格:"+book.getPrice());
            }
        });
    }

这是一种比较常用的函数式编程实现方式,当然,这是Java8以前的做法,还记得提到过的Lambda表达式吗?用Lambda表达式去实现会更简单

//第一种输出方式
    public static void main(String[] args){
        Book book=new Book("书1",15.4f);
        //第一种输出方式
        BookStore.customPrintBook(book, book1 -> System.out.println("书名:"+ book1.getName()+"| 价格:"+ book1.getPrice()));
        //第一种输出方式
        BookStore.customPrintBook(book, book12 -> System.out.println("书名:"+ book12.getName()+"---价格:"+ book12.getPrice()));
    }

在这里book1 -> System.out.println("书名:"+ book1.getName()+"| 价格:"+ book1.getPrice())就是Java引入的新特性之一Lamdba表达式,如果你不好理解,没关系,我帮你

FuncationalInterfacesDemo demo=new FuncationalInterfacesDemo() {
            @Override
            public void doSomething(Book book) {
                System.out.println("书名:"+book.getName()+"| 价格:"+book.getPrice());
            }
        });

这是我们最初使用的方式,实际上可以做以下等价

demo=public void doSomething(Book book) {
        System.out.println("书名:"+book.getName()+"| 价格:"+book.getPrice());
}

因为demo这个对象与其他FuncationalInterfaceDemo类对象的区别仅仅在于函数体的实现,实际上还可以更加简单

demo=void doSomething(Book book) {
        System.out.println("书名:"+book.getName()+"| 价格:"+book.getPrice());
}

public声明很明显是多余的,不是public我怎么访问到你呢?但是似乎可以更简单

demo=void (Book book) {
        System.out.println("书名:"+book.getName()+"| 价格:"+book.getPrice());
}

函数名也不重要,因为前面踢到函数式接口就一个抽象方法,既然就你一个是抽象的,为什么我要在乎你的名字呢?但是好像编译器可以帮我们自动判断返回值类型和参数类型...

demo=(book){System.out.println("书名:"+book.getName()+"| 价格:"+book.getPrice());}

但是这样可读性好差啊,算了吧,加个->吧,于是就变成了这样

demo=(book)->{System.out.println("书名:"+book.getName()+"| 价格:"+book.getPrice());}

这就是我所理解的Lambda表达式的转换过程,括号中的部分用于标识参数部分,花括号中的部分用于标识代码体,用->做分割,当然如果你只有一个参数和一行代码体,大可不需要括号和花括号

demo=book->System.out.println("书名:"+book.getName()+"| 价格:"+book.getPrice());

总结

Lamdba表达式归根到底只是一种语法糖,目的就是尽可能减少我们书写的代码行数,当然这也是Java8为后面推出的Stream API做的一个铺垫

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