主要内容
-
常用函数式接口
-
Lambda表达式
-
方法引用
1.格式
2.什么时候使用方法引用的替换Lamba表达式(方法引用的场景)
常用的函数接口的使用:Supplier,Consumer.
教学目标
能够使用@FunctionalInterface注解
能够自定义无参无返回函数式接口
能够自定义有参有返回函数式接口
能够理解Lambda延迟执行的特点
能够使用Lambda作为方法的参数
能够使用Lambda作为方法的返回值
能够使用输出语句的方法引用
能够通过4种方式使用方法引用
能够使用类和数组的构造器引用
能够使用Supplier
函数式接口 能够使用Consumer
函数式接口
第一章 函数式接口
1.1 概念
函数式接口在Java中是指：有且仅有一个抽象方法的接口。
函数式接口，即适用于函数式编程场景的接口。而Java中的函数式编程体现就是Lambda，所以函数式接口就是可以适用于Lambda使用的接口。只有确保接口中有且仅有一个抽象方法，Java中的Lambda才能顺利地进行推导。
备注：“语法糖”是指使用更加方便，但是原理不变的代码语法。例如在遍历集合时使用的for-each语法，其实底层的实现原理仍然是迭代器，这便是“语法糖”。从应用层面来讲，Java中的Lambda可以被当做是匿名内部类的“语法糖”，但是二者在原理上是不同的。
1.2 格式
只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可：
修饰符 interface 接口名称 {
public abstract 返回值类型 方法名称(可选参数信息);
// 其他非抽象方法内容
}
由于接口当中抽象方法的public abstract是可以省略的，所以定义一个函数式接口很简单：
public interface MyFunctionalInterface {
void myMethod();
}
1.3 @FunctionalInterface注解
与@Override注解的作用类似，Java 8中专门为函数式接口引入了一个新的注解：@FunctionalInterface。该注解可用于一个接口的定义上：
一旦使用该注解来定义接口，编译器将会强制检查该接口是否确
实有且仅有一个抽象方法，否则将会报错。需要注意的是，即使不使用该注解，只要满足函数式接口的定义，这仍然是一个函数式接口，使用起来都一样。
1.4 自定义函数式接口
对于刚刚定义好的MyFunctionalInterface函数式接口，典型使用场景就是作为方法的参数：
public class Demo09FunctionalInterface {
// 使用自定义的函数式接口作为方法参数
private static void doSomething(MyFunctionalInterface inter) {
inter.myMethod(); // 调用自定义的函数式接口方法
}
public static void main(String[] args) {
// 调用使用函数式接口的方法
doSomething(() -> System.out.println("Lambda执行啦！"));
}
}
1.5 练习：自定义函数式接口（无参无返回）
题目
请定义一个函数式接口Eatable，内含抽象eat方法，没有参数或返回值。使用该接口作为方法的参数，并进而通过Lambda来使用它。
解答
函数式接口的定义：
应用场景代码：
public class DemoLambdaEatable {
private static void keepAlive(Eatable human) {
human.eat();
}
public static void main(String[] args) {
keepAlive(() -> System.out.println("吃饭饭！"));
}
}
1.6 练习：自定义函数式接口（有参有返回）
题目
请定义一个函数式接口Sumable，内含抽象sum方法，可以将两个int数字相加返回int结果。使用该接口作为方法的参数，并进而通过Lambda来使用它。
解答
函数式接口的定义：
应用场景代码：
public class DemoLambdaSumable {
private static void showSum(int x, int y, Sumable sumCalculator) {
System.out.println(sumCalculator.sum(x, y));
}
public static void main(String[] args) {
showSum(10, 20, (m, n) -> m + n);
}
}
第二章 函数式编程
在兼顾面向对象特性的基础上，Java语言通过Lambda表达式与方法引用等，为开发者打开了函数式编程的大门。下面我们做一个初探。
2.1 Lambda的延迟执行
1.lambda表达式具有延迟性--->当使用接口类型的变量调用抽象方式的时候才会执行Lambda表达式.
2.执行过程
| 1.调用method()的方法. |
|---|
| 2.加载method()方法 |
| 3.声明形参 |
| 4.把实际参数赋值给形参, |
有些场景的代码执行后，结果不一定会被使用，从而造成性能浪费。而Lambda表达式是延迟执行的，这正好可以作为解决方案，提升性能。
性能浪费的日志案例
一种典型的场景就是对参数进行有条件使用，例如对日志消息进行拼接后，在满足条件的情况下进行打印输出：
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);
}
}
这段代码存在问题：无论级别是否满足要求，作为log方法的第二个参数，三个字符串一定会首先被拼接并传入方法内，然后才会进行级别判断。如果级别不符合要求，那么字符串的拼接操作就白做了，存在性能浪费。
备注：SLF4J是应用非常广泛的日志框架，它在记录日志时为了解决这种性能浪费的问题，并不推荐首先进行字符串的拼接，而是将字符串的若干部分作为可变参数传入方法中，仅在日志级别满足要求的情况下才会进行字符串拼接。例如：
LOGGER.debug("变量{}的取值为{}。", "os", "macOS")，其中的大括号{}为占位符。如果满足日志级别要求，则会将“os”和“macOS”两个字符串依次拼接到大括号的位置；否则不会进行字符串拼接。这也是一种可行解决方案，但Lambda可以做到更好。
体验Lambda的更优写法
使用Lambda必然需要一个函数式接口：
然后对log方法进行改造：
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 );
}
}
这样一来，只有当级别满足要求的时候，才会进行三个字符串的拼接；否则三个字符串将不会进行拼接。
证明Lambda的延迟
下面的代码可以通过结果进行验证：
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执行！");
return msgA + msgB + msgC;
});
}
}
从结果中可以看出，在不符合级别要求的情况下，Lambda将不会执行。从而达到节省性能的效果。
扩展：实际上使用内部类也可以达到同样的效果，只是将代码操作延迟到了另外一个对象当中通过调用方法来完成。而是否调用其所在方法是在条件判断之后才执行的。
2.2 使用Lambda作为参数和返回值
Lambda作为表达式其实就是
函数式接口作为方法的参数类型
函数式接口作为方法的返回值类型
如果抛开实现原理不说，Java中的Lambda表达式可以被当作是匿名内部类的替代品。如果方法的参数是一个函数式接口类型，那么就可以使用Lambda表达式进行替代。使用Lambda表达式作为方法参数，其实就是使用函数式接口作为方法参数。
例如java.lang.Runnable接口就是一个函数式接口，假设有一个startThread方法使用该接口作为参数，那么就可以使用Lambda进行传参。这种情况其实和Thread类的构造方法参数为Runnable没有本质区别。
public class Demo04Runnable {
private static void startThread(Runnable task) {
new Thread(task).start();
}
public static void main(String[] args) {
startThread(() -> System.out.println("线程任务执行！"));
}
}
类似地，如果一个方法的返回值类型是一个函数式接口，那么就可以直接返回一个Lambda表达式。当需要通过一个方法来获取一个java.util.Comparator接口类型的对象作为排序器时：
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一个Lambda表达式即可。
2.3 练习：自定义Lambda参数和返回值
题目
请自定义一个函数式接口MySupplier，含有无参数的抽象方法get得到Object类型的返回值。并使用该函数式接口分别作为方法的参数和返回值。
解答
函数式接口MySupplier如：
使用该接口作为方法的参数，并且在传递参数时将实际参数写成Lambda：
public class Demo05MySupplier {
private static void printParam(MySupplier supplier) {
System.out.println(supplier.get());
}
public static void main(String[] args) {
printParam(() -> "Hello");
}
}
使用该接口作为方法的参数，也很简单：
public class Demo07MySupplier {
private static MySupplier getData() {
return () -> "Hello";
}
private static void printData(MySupplier supplier) {
System.out.println(supplier.get());
}
public static void main(String[] args) {
printData(getData());
}
}
其中main方法不再自己指定Lambda表达式，而是通过调用一个getData方法来获取Lambda的内容。
第三章 方法引用
在使用Lambda表达式的时候，我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案：拿什么参数做什么操作。那么考虑一种情况：如果我们在Lambda中所指定的操作方案，已经有地方存在相同方案，那是否还有必要再写重复逻辑？
3.1 冗余的Lambda场景
来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式：
在Printable接口当中唯一的抽象方法print接收一个字符串参数，目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda来使用它的代码很简单：
public class Demo01PrintSimple {
private static void printString(Printable data) {
data.print("Hello, World!");
}
public static void main(String[] args) {
printString(s -> System.out.println(s));
}
}
其中printString方法只管调用Printable接口的print方法，而并不管print方法的具体实现逻辑会将字符串打印到什么地方去。而main方法通过Lambda表达式指定了函数式接口Printable的具体操作方案为：拿到String（类型可推导，所以可省略）数据后，在控制台中输出它。
3.2 问题分析
这段代码的问题在于，对字符串进行控制台打印输出的操作方案，明明已经有了现成的实现，那就是System.out对象中的println(String)方法。既然Lambda希望做的事情就是调用println(String)方法，那何必自己手动调用呢？
3.3 用方法引用改进代码
能否省去Lambda的语法格式（尽管它已经相当简洁）呢？只要“引用”过去就好了：
public class Demo02PrintRef {
private static void printString(Printable data) {
data.print("Hello, World!");
}
public static void main(String[] args) {
printString(System.out::println);
}
}
请注意其中的双冒号::写法，这被称为“方法引用”，而双冒号是一种新的语法。
3.4 方法引用符
双冒号::为引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中，那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。
语义分析
例如上例中，System.out对象中有一个重载的println(String)方法恰好就是我们所需要的。那么对于printString方法的函数式接口参数，对比下面两种写法，完全等效：
-
Lambda表达式写法：
s -> System.out.println(s); -
方法引用写法：
System.out::println
第一种语义是指：拿到参数之后经Lambda之手，继而传递给System.out.println方法去处理。
第二种等效写法的语义是指：直接让System.out中的println方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一样，而第二种方法引用的写法复用了已有方案，更加简洁。
推导与省略
如果使用Lambda，那么根据“可推导就是可省略”的原则，无需指定参数类型，也无需指定的重载形式——它们都将被自动推导。而如果使用方法引用，也是同样可以根据上下文进行推导。
函数式接口是Lambda的基础，而方法引用是Lambda的孪生兄弟。
下面这段代码将会调用println方法的不同重载形式，将函数式接口改为int类型的参数：
由于上下文变了之后可以自动推导出唯一对应的匹配重载，所以方法引用没有任何变化：
public class Demo03PrintOverload {
private static void printInteger(PrintableInteger data) {
data.print(1024);
}
public static void main(String[] args) {
printInteger(System.out::println);
}
}
这次方法引用将会自动匹配到println(int)的重载形式。
3.5 通过对象名引用成员方法
这是最常见的一种用法，与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法：
public class MethodRefObject {
public void printUpperCase(String str) {
System.out.println(str.toUpperCase());
}
}
函数式接口仍然定义为：
那么当需要使用这个printUpperCase成员方法来替代Printable接口的Lambda的时候，已经具有了MethodRefObject类的对象实例，则可以通过对象名引用成员方法，代码为：
public class Demo04MethodRef {
private static void printString(Printable lambda) {
lambda.print("Hello");
}
public static void main(String[] args) {
MethodRefObject obj = new MethodRefObject();
printString(obj::printUpperCase);
}
}
3.6 练习：对象名引用成员方法
题目
假设有一个助理类Assistant，其中含有成员方法dealFile如下：
public class Assistant {
public void dealFile(String file) {
System.out.println("帮忙处理文件：" + file);
}
}
请自定义一个函数式接口WorkHelper，其中的抽象方法help的预期行为与dealFile方法一致，并定义一个方法使用该函数式接口作为参数。通过方法引用的形式，将助理对象中的help方法作为Lambda的实现。
解答
函数式接口可以定义为：
通过对象名引用成员方法的使用场景代码为：
public class DemoAssistant {
private static void work(WorkHelper helper) {
helper.help("机密文件");
}
public static void main(String[] args) {
Assistant assistant = new Assistant();
work(assistant::dealFile);
}
}
3.7 通过类名称引用静态方法
由于在java.lang.Math类中已经存在了静态方法abs，所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时，有两种写法。首先是函数式接口：
第一种写法是使用Lambda表达式：
public class Demo05Lambda {
private static void method(int num, Calcable lambda) {
System.out.println(lambda.calc(num));
}
public static void main(String[] args) {
method(-10, n -> Math.abs(n));
}
}
但是使用方法引用的更好写法是：
public class Demo06MethodRef {
private static void method(int num, Calcable lambda) {
System.out.println(lambda.calc(num));
}
public static void main(String[] args) {
method(-10, Math::abs);
}
}
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
-
Lambda表达式：
n -> Math.abs(n) -
方法引用：
Math::abs
3.8 练习：类名称引用静态方法
题目
假设有一个StringUtils字符串工具类，其中含有静态方法isBlank如下：
public final class StringUtils {
public static boolean isBlank(String str) {
return str == null || "".equals(str.trim());
}
}
请自定义一个函数式接口StringChecker，其中的抽象方法checkBlank的预期行为与isBlank一致，并定义一个方法使用该函数式接口作为参数。通过方法引用的形式，将StringUtils工具类中的isBlank方法作为Lambda的实现。
解答
函数式接口的定义可以为：
应用场景代码为：
public class DemoStringChecker {
private static void methodCheck(StringChecker checker) {
System.out.println(checker.checkString(" "));
}
public static void main(String[] args) {
methodCheck(StringUtils::isBlank);
}
}
3.9 通过super引用成员方法
如果存在继承关系，当Lambda中需要出现super调用时，也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口：
然后是父类Human的内容：
public class Human {
public void sayHello() {
System.out.println("Hello!");
}
}
最后是子类Man的内容，其中使用了Lambda的写法：
public class Man extends Human {
但是如果使用方法引用来调用父类中的sayHello方法会更好，例如另一个子类Woman：
public class Woman extends Human {
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
-
Lambda表达式：
() -> super.sayHello() -
方法引用：
super::sayHello
3.10 通过this引用成员方法
this代表当前对象，如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法，那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方法引用。首先是简单的函数式接口：
下面是一个丈夫Husband类：
public class Husband {
private void marry(Richable lambda) {
lambda.buy();
}
public void beHappy() {
marry(() -> System.out.println("买套房子"));
}
}
开心方法beHappy调用了结婚方法marry，后者的参数为函数式接口Richable，所以需要一个Lambda表达式。但是如果这个Lambda表达式的内容已经在本类当中存在了，则可以对Husband丈夫类进行修改：
public class Husband {
private void buyHouse() {
System.out.println("买套房子");
}
private void marry(Richable lambda) {
lambda.buy();
}
public void beHappy() {
marry(() -> this.buyHouse());
}
}
如果希望取消掉Lambda表达式，用方法引用进行替换，则更好的写法为：
public class Husband {
private void buyHouse() {
System.out.println("买套房子");
}
private void marry(Richable lambda) {
lambda.buy();
}
public void beHappy() {
marry(this::buyHouse);
}
}
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
-
Lambda表达式：
() -> this.buyHouse() -
方法引用：
this::buyHouse
3.11 类的构造器引用
由于构造器的名称与类名完全一样，并不固定。所以构造器引用使用类名称::new的格式表示。首先是一个简单的Person类：
public class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
}
然后是用来创建Person对象的函数式接口：
public interface PersonBuilder {
Person buildPerson(String name);
}
要使用这个函数式接口，可以通过Lambda表达式：
public class Demo09Lambda {
public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
}
public static void main(String[] args) {
printName("赵丽颖", name -> new Person(name));
}
}
但是通过构造器引用，有更好的写法：
public class Demo10ConstructorRef {
public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
}
public static void main(String[] args) {
printName("赵丽颖", Person::new);
}
}
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
-
Lambda表达式：
name -> new Person(name) -
方法引用：
Person::new
3.12 数组的构造器引用
数组也是Object的子类对象，所以同样具有构造器，只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时，需要一个函数式接口：
在应用该接口的时候，可以通过Lambda表达式：
public class Demo11ArrayInitRef {
private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
return builder.buildArray(length);
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = initArray(10, length -> new int[length]);
}
}
但是更好的写法是使用数组的构造器引用：
public class Demo12ArrayInitRef {
private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
return builder.buildArray(length);
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = initArray(10, int[]::new);
}
}
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
-
Lambda表达式：
length -> new int[length] -
方法引用：
int[]::new
备注：数组的构造器引用，可以和Java 8的Stream API结合，在一定程度上“解决”集合中
toArray方法的泛型擦除问题。
第四章 常用函数式接口
JDK提供了大量常用的函数式接口以丰富Lambda的典型使用场景，它们主要在java.util.function包中被提供。前文的MySupplier接口就是在模拟一个函数式接口：java.util.function.Supplier。其实还有很多，下面是最简单的几个接口及使用示例。
4.1 Supplier接口
java.util.function.Supplier接口仅包含一个无参的方法：T get()。用来获取一个泛型参数指定类型的对象数据。由于这是一个函数式接口，这也就意味着对应的Lambda表达式需要“对外提供”一个符合泛型类型的对象数据。
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));
}
}
备注：其实这个接口在前面的练习中已经模拟过了。
4.2 练习：求数组元素最大值
题目
使用Supplier接口作为方法参数类型，通过Lambda表达式求出int数组中的最大值。提示：接口的泛型请使用java.lang.Integer类。
解答
import java.util.function.Supplier;
public class DemoIntArray {
public static void main(String[] args) {
int[] array = { 10, 20, 100, 30, 40, 50 };
printMax(() -> {
int max = array[0];
for (int i = 1; i < array.length; i++) {
if (array[i] > max) {
max = array[i];
}
}
return max;
});
}
private static void printMax(Supplier<Integer> supplier) {
int max = supplier.get();
System.out.println(max);
}
}
4.3 Consumer接口
java.util.function.Consumer接口则正好相反，它不是生产一个数据，而是消费一个数据，其数据类型由泛型参数决定。
抽象方法：accept
Consumer接口中包含抽象方法void accept(T t)，意为消费一个指定泛型的数据。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));
consumeString(System.out::println);
}
}
当然，更好的写法是使用方法引用。
默认方法：andThen
如果一个方法的参数和返回值全都是Consumer类型，那么就可以实现效果：消费一个数据的时候，首先做一个操作，然后再做一个操作，实现组合。而这个方法就是Consumer接口中的default方法andThen。下面是JDK的源代码：
default Consumer<T> andThen(Consumersuper T> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
}
备注：
java.util.Objects的requireNonNull静态方法将会在参数为null时主动抛出NullPointerException异常。这省去了重复编写if语句和抛出空指针异常的麻烦。
要想实现组合，需要两个或多个Lambda表达式即可，而andThen的语义正是“一步接一步”操作。例如两个步骤组合的情况：
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()));
}
}
运行结果将会首先打印完全大写的HELLO，然后打印完全小写的hello。当然，通过链式写法可以实现更多步骤的组合。
4.4 练习：格式化打印信息
题目
下面的字符串数组当中存有多条信息，请按照格式“姓名：XX。性别：XX。”的格式将信息打印出来。要求将打印姓名的动作作为第一个Consumer接口的Lambda实例，将打印性别的动作作为第二个Consumer接口的Lambda实例，将两个Consumer接口按照顺序“拼接”到一起。
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" };
}
解答
import java.util.function.Consumer;
public class DemoConsumer {
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" };
printInfo(s -> System.out.print("姓名：" + s.split(",")[0]),
s -> System.out.println("。性别：" + 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：迪丽热巴。性别：女。
}
}
}