Java8函数式编程的宏观总结

1.java8优势

通过将行为进行抽象，java8提供了批量处理数据的并行类库，使得代码可以在多核CPU上高效运行。

2.函数式编程的核心

使用不可变值和函数，函数对一个值进行处理，映射成另一个值。

3.Lambda表达式

一种紧凑的、传递行为的方式。

4. 静态类型语言

java8依旧是静态类型语言，javac依旧会在编译时，对参数类型进行检查。

5.函数接口

只有一个抽象方法的接口，用作lamdba表达式的类型。

6.对核心类库的改进－Stream

• 实现机制
  整个过程：一系列惰性求值方法＋最后一个及早求值方法

• 常用流操作

  • collect
    
    • 及早求值的方法，用于生成list，set，map。
  • map
    
    • 将一个流中的值转化为一个新的流，对应的业务逻辑是：有一个函数需要将一种类型的值转为另一种类型。
  • filter
    
    • 遍历数据并检查其中的元素，过滤掉不符合条件的元素。接受一个Predicate接口
  • flatmap
    
    • 可用Stream替换值，然后将多个Stream连接成一个Stream
    • 例如：List together=Stream.of(list1,list2,…,listn).flatMap(num->num.stream()).collect(Collectors.toList());
  • max和min
    
    • 参数：参数为排序指标
    • 格式：xx.stream().max(Comparator.comparing(…)).get();
  • reduce
    
    • 从一组值生成一个值
    • 例如count(),sum()等
    • 使用方法有两种形式
      
      • 有初始值
      • 无初始值
        返回对象：Optional对象
    • 如果code想要并行化，则reduce操作有2个限制
      
      • 初值必须为组合函数的恒等值
      • 组合操作必须符合结合律

• Stream迭代的优势

  • 利用Stream进行迭代，使得迭代过程从外部迭代 转为 内部迭代。
  • 外部迭代缺点：
    本质上，属于串行化操作

7. 对核心类库的改进－集合类API

• 形式上：引入default方法和接口的static方法
• 基本类型的改变：
  
  • 只包括：Integer,Long,Double共计3种，因为这3种在数值计算中使用的最多。
  • Stream类的某些方法对基本类型和装箱类型进行了区分，目的是减少装箱拆箱的性能开销。
• default方法出现的意义
  实现了库接口的自定义类，在库接口添加新方法时，可以在不改变客户端自定义类的情况下，使得自定义类正常运行。因为新添加的方法类型为default，这样自定义的类虽然没有实现这个接口方法，但是自动拥有了这个方法，因为库接口提供了这个方法的默认实现。
• Optional新增数据类型
  
  • 功能：
    用于替换null
  • 使用Optional的目的
    
    • Optional对象鼓励程序员适时检查变量是否为空。
    • 它将一个类的API中可能为空的值文档化，更适合阅读。

8.数据并行化

• 数据并行化的必要性
  多核CPU的出现，需要通过并行化的code来提升现有代码的计算能力，而不再依赖提升CPU的时钟频率。
• 阿姆达尔定律
  预测了搭载多核CPU的机器提升速度的理论最大值。例如，如果将一段完全串行化的code，一半改为并行化处理，则CPU>=2的所有情况中，理论上最大速度都是原来的2倍。因此，可以得出结论，问题的求解时间，完全取决于：问题可以被分解为几个部分
• 影响并行流性能的5个因素
  
  • 数据大小。因为涉及到数据分解、合并的开销。
  • 源数据结构。因为这涉及数据分割的开销。
  • 装箱。
  • 核的数量。这里核的数量是指：运行时，机器能使用的核的数量，而不是机器上有多少核。
  • 单元处理开销。单元处理开销时间越长，并行操作带来的性能提升越明显。
• 核心类库的通用数据结构分类
  
  • 分类标准
    长度是否确定，结构是否复杂两方面考虑。
  • 性能好(长度确定，线性结构)
    如ArrayList，数组，Intstream.range等。支持随机读取，易分解。
  • 性能一般(结构复杂,tree/hash类型)
    如HashSet，TreeSet等，不易公平分解。
  • 性能差(长度不定)
    如LinkedList，分解时间复杂度为：O(N)。
• java8对数组新增的并行化操作方法
  
  • Arrays.parallelPrefix，计算数组的和
  • Arrays.parallelSetAll，更新数组元素
  • Arrays.parallelSort，对数组元素排序

参考书籍：《Java8函数式编程》