Java函数式编程

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函数式接口

有且只有一个抽象方法的接口被称为函数式接口，该接口中可以包含其他的方法（默认，静态，私有）。函数式接口用@FunctionalInterface注解。

引入函数式编程后Java接口的定义发生了一些变化：

1. 函数式接口：函数式接口中只能有一个抽象方法，这也是为了函数调用时避免带来二义性。使用@FunctionInterface标注接口为函数式接口（@FunctionInterface并不是一定要标注但若是标注可以在编译时就给你提示错误）

2. 支持静态方法：支持静态方法目的完全出于编写类库，对某些行为进行抽象,但是接口中的静态方法不能被继承。

3. 支持默认实现：这是不得已而为之，因为Java8引入了函数式接口，许多像Collection这样的基础接口中增加了方法，如果还是一个传统的抽象方法的话，那么可能很多第三方类库就会变得完全无法使用。新增一个方法所有实现类都要实现一次。被default修饰的方法–默认实现。其主要思想就是如果子类中没有实现，那么采用父类提供的默认实现。

定义了这种类型的接口，使得以其为参数的方法，可以在调用时，使用一个lambda表达式作为参数。从另一个方面说，一旦我们调用某方法，可以传入lambda表达式作为参数，则这个方法的参数类型，必定是一个函数式的接口。

关于函数式接口只有一个抽象方法
关于函数式接口只有一个抽象方法的理解：

1. 一个函数式接口有且只有一个抽象方法。

2. 默认方法不是抽象方法，因为它们已经实现了。

3. 重写了超类Object类中任意一个public方法的方法并不算接口中的抽象方法。

   如果一个接口中声明的抽象方法是重写了超类Object类中任意一个public方法，那么这些抽象方法并不会算入接口的抽象方法数量中。因为任何接口的实现都会从其父类Object或其它地方获得这些方法的实现。

所以比如Comparator接口，有两个抽象方法compare和equals，但equals并不算入接口中的抽象方法，所以Comparator接口还是满足函数式接口的要求，Comparator接口是一个函数式接口。

Lambda表达式

Lambda 表达式，也可称为闭包，它是推动 Java 8 发布的最重要新特性。

Lambda 允许把函数作为一个方法的参数（函数作为参数传递进方法中）。使用 Lambda 表达式可以使代码变的更加简洁紧凑。Lambda 表达式免去了使用匿名方法的麻烦，并且给予Java简单但是强大的函数化的编程能力。

在Lambda表达式中无需像传统写法那样声明参数和返回值类型，它会根据你的上下文通过类型推导你实现的是哪一个接口，从而跟具这个接口的定义知道你变量的类型。这也是为什么函数式接口只能声明一个方法的原因。

增加Lambda的目的，其实就是为了支持函数式编程，而为了支持Lambda表达式，才有了函数式接口。

另外，为了在面对大型数据集合时，为了能够更加高效的开发，编写的代码更加易于维护，更加容易运行在多核CPU上，java在语言层面增加了Lambda表达式。

语法特征

(parameters) -> expression

(parameters) -> { statements; }

是lambda表达式的重要特征:

• 可选类型声明：不需要声明参数类型，编译器可以统一识别参数值。
• 可选的参数圆括号：一个参数无需定义圆括号，但多个参数需要定义圆括号。
• 可选的大括号：如果主体包含了一个语句，就不需要使用大括号。
• 可选的返回关键字：如果主体只有一个表达式返回值则编译器会自动返回值，大括号需要指定表达式返回了一个数值。

方法引用

方法的引用让你可以重复使用现有的方法定义，并像lambda一样传递他们，在一些情况下，比起使用lambda表达式，它们似乎更易读，感觉也更自然。

语法：

• 类::静态方法名

  指向静态方法的方法引用，例如Integer的compare方法 ，可以写成Integer::compare

  Comparator<Integer> c = Integer::compare;
  

• 类::实例方法名

  指向任意类型实例方法的方法引用，例如String的equals方法，写成String::equals

  BiPredicate<String, String> b = String::equals;
  

• 对象::实例方法名

  指向现有对象的实例方法的方法引用，例如System.out的println方法，写成System.out::println

  Consumer<String> con1 = System.out::println;
  User user = new User();
  Consumer<String> con2 = user::setUserName;
  

构造器引用

• 构造器的引用：ClassName::new

  对于一个现有构造函数，你可以利用它的名称和关键字new来创建它的一个引用，例如：String::new。

  Supplier<String> supplier = String::new;
  

Java8之前的函数式接口

Java8之前已经存在的函数式接口

函数式接口	输入参数	输出参数	描述
Runnable	-	-	多线程自定义执行逻辑，无返回值
Callabler	-	V	多线程自定义执行逻辑，有返回值
PrivilegedAction	-	T
Comparator	T、T	int	比较器，常用语比较和排序
FileFilter	File	boolean	文件过滤器
PathMatcher	Path	boolean	路径匹配器
InvocationHandler	Object、Method、Object[]	Object	动态代理，生成代理对象
PropertyChangeListener	PropertyChangeEvent	-	属性改变监听器
ActionListener	ActionEvent	-	动作监听器
ChangeListener	ChangeEvent	-	变动监听器

Java8新增的函数式接口

Java8新增的java.util.function包定义的函数式接口

函数式接口	输入参数	输出参数	描述
Supplier	-	T	生产接口 指定接口的泛型是什么类型，那么接口的get方法就会生产什么类型的数据
IntSupplier	-	int
LongSupplier	-	long
DoubleSupplier	-	double
BooleanSupplier	-	boolean
Consumer	T	-	消费接口 指定接口的泛型是什么类型，那么接口的accept方法就会消费什么类型的数据
IntConsumer	int	-
LongConsumer	long	-
DoubleConsumer	double	-
BiConsumer	T、U	-
ObjIntConsumer	T、int	-
ObjLongConsumer	T、long	-
ObjDoubleConsumer	T、double	-
Predicate	T	boolean	判断接口 对接口的泛型类型数据进行判断，接口的test方法就是用来得到判断结果
IntPredicate	int	boolean
LongPredicate	long	boolean
DoublePredicate	double	boolean
BiPredicate	T、U	boolean
Function	T	R	转换接口 接口的apply方法把T数据类型的数据转换为R数据类型的数据
UnaryOperator	T	T
ToIntFunction	T	int
ToLongFunction	T	long
ToDoubleFunction	T	double
IntFunction	int	R
IntToLongFunction	int	long
IntToDoubleFunction	int	double
IntUnaryOperator	int	int
LongFunction	long	R
LongToIntFunction	long	int
LongToDoubleFunction	long	double
LongUnaryOperator	long	long
DoubleFunction	double	R
DoubleToIntFunction	double	int
DoubleToLongFunction	double	long
DoubleUnaryOperator	double	double
BiFunction	T、U	R
ToIntBiFunction	T、U	int
ToLongBiFunction	T、U	long
ToDoubleBiFunction	T、U	double
BinaryOperator	T、T	T
IntBinaryOperator	int、int	int
LongBinaryOperator	long、long	long
DoubleBinaryOperator	double、double	double

Supplier(生产)

Supplier
抽象方法

public T get()：用来获取一个泛型参数指定类型的对象数据

Supplier< T > 接口被称之为生产型接口，指定接口的泛型是什么类型，那么接口中的get方法就会生产什么类型的数据。

举例：
求数组的最大值最小值

public static void main(String[] args) {
    Integer[] arr = {2, 7, 3, 4, 5};
    //求最大值
    Integer max = get(() -> {
        Integer a = arr[0];
        for (Integer integer : arr) {
            a = integer >= a ? integer : a;
        }
        return a;
    });
    System.out.println("max:"+max);
    // 求最小值
    Integer min = get(() -> {
        Integer a = arr[0];
        for (Integer integer : arr) {
            a = integer <= a ? integer : a;
        }
        return a;
    });
    System.out.println("min:"+min);
}

public  static <T> T get(Supplier<T> supplier) {
    return supplier.get();
}

日志

max:7
min:2

Consumer(消费)

Consumer

抽象方法

public void accept(T t)：对给定的参数执行此操作。   

默认方法

public default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after)：返回一个组合的 Consumer ，按顺序执行该操作，然后执行 after操作。 

Consumer 接口被称之为消费型接口，指定接口的泛型是什么类型，那么就可以使用接口中的accept方法消费什么类型的数据，具体怎么消费就需要自定义。

而其默认方法则是可以把两个Consumer接口组合在一起对数据进行消费，谁写在前边就先消费谁，其调用格式为con1.andThen(con2).accept(s)。

举例：

public static void main(String[] args) {
    User user = new User();
    user.setId("1");
    // 打印用户信息
    consumer(user, (u) -> System.out.println(JSON.toJSONString(u)));
    // 修改用户信息
    consumer(user, (u) -> u.setId("2"));
    System.out.println(JSON.toJSONString(user));
}

public static void consumer(User user, Consumer<User> consumer) {
    consumer.accept(user);
}

日志

{"id":"1"}
{"id":"2"}

BiConsumer
和Consumer类似

举例：

public static void main(String[] args) {
    User user = new User();
    user.setId("1");
    // 修改用户ID为指定值
    biConsumer(user,"2", (u,id) ->u.setId(id));
    System.out.println(JSON.toJSONString(user));
}

public static void biConsumer(User user, String id, BiConsumer<User, String> biConsumer) {
    biConsumer.accept(user, id);
}

日志

{"id":"2"}

Predicate(判断)

Predicate

抽象方法

public boolean test(T t)：在给定的参数上评估这个谓词。

默认方法

public default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other)：返回一个组合的谓词，表示该谓词与另一个谓词的短路逻辑AND。
public default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other)：返回一个组合的谓词，表示该谓词与另一个谓词的短路逻辑或。  
public default Predicate<T> negate()：返回表示此谓词的逻辑否定的谓词。

Predicate< T > 接口就是用来对某种数据类型的数据进行判断，接口中的test方法就是用来制定判断规则并把结果返回

其三个默认方法其实就是相对三个逻辑——与、或、非。

举例：

public static void main(String[] args) {
    Integer integer = 2;
    Predicate<Integer> predicate1 = (i) -> i > 1;
    Predicate<Integer> predicate2 = (i) -> i < 2;
    Predicate<Integer> predicate3 = (i) -> i < 0;

    System.out.println(predicate1.test(integer));
    System.out.println(predicate1.and(predicate2).test(integer));
    System.out.println(predicate1.negate().or(predicate3).test(integer));
}

日志：

true
false
false

BiPredicate
和Predicate类似
举例：

public static void main(String[] args) {
    Integer integer1 = 2;
    Integer integer2 = 2;
    BiPredicate<Integer, Integer> predicate1 = (i1, i2) -> i1.compareTo(i2) > 0;
    BiPredicate<Integer, Integer> predicate2 = (i1, i2) -> i1.compareTo(i2) == 0;

    System.out.println(predicate1.test(integer1, integer2));
    System.out.println(predicate1.or(predicate2).test(integer1, integer2));
    System.out.println(predicate2.negate().test(integer1, integer2));
}

日志：

false
true
false

Function(转换)

Function
抽象方法

public R apply(T t)：将此函数应用于给定的参数。 

默认方法

public default <V> Function<T,V> andThen(Function<? super R,? extends V> after)：返回一个组合函数，首先将该函数应用于其输入，然后将 after函数应用于结果。  

Function< T , R > 接口被用作转换数据类型的，可调用其apply方法把T数据类型的数据转换为R数据类型的数据，但转换规则需要自定义

另外，其默认方法也是把两个Function接口连接起来，第二个Function接口会把第一个Function接口的输出结果作为输入，也可认为这是链式组合（类似方法的链式调用）

举例：

public static void main(String[] args) {
    Integer integer = 2;
    Function<Integer, Integer> function1 =  (i) -> i+1;
    Function<Integer, Integer> function2 =  (i) -> i*10;
    System.out.println(function1.apply(integer));
    System.out.println(function2.apply(integer));
    System.out.println(function1.andThen(function2).apply(integer));
}

日志：

3
20
30

BiFunction
和Function类似
举例：

public static void main(String[] args) {
    Integer integer1 = 2;
    Integer integer2 = 5;
    BiFunction<Integer, Integer, Integer> biFunction = (i1,i2) -> i1+i2;
    Function<Integer, Integer> function = (i) -> i*10;
    System.out.println(biFunction.apply(integer1, integer2));
    System.out.println(biFunction.andThen(function).apply(integer1, integer2));
}

日志：

7
70

参考文章：常用函数式接口的介绍与使用