一文弄懂Java8函数式编程深入浅出

什么是函数式编程

函数式编程就是一种抽象程度很高的编程范式，纯粹的函数式编程语言编写的函数没有变量，因此，任意一个函数，只要输入是确定的，输出就是确定的，这种纯函数我们称之为没有副作用。而允许使用变量的程序设计语言，由于函数内部的变量状态不确定，同样的输入，可能得到不同的输出，因此，这种函数是有副作用的。 函数式编程的一个特点就是，允许把函数本身作为参数传入另一个函数，还允许返回一个函数！ 函数式编程最早是数学家阿隆佐·邱奇研究的一套函数变换逻辑，又称Lambda Calculus（λ-Calculus），所以也经常把函数式编程称为Lambda计算。

Java8内置了一些常用的方法接口FunctionalInterface

这种接口只定义了一个抽象方法，并且用@FunctionalInterface注解标记，如Predicate,Consumer,Function,Supplier,Comparator等等，这些都属于java.util.function包中

@FunctionalInterface
public interface Predicate {
    boolean test(T t);
}

@FunctionalInterface
public interface Consumer {
    void accept(T t);
}
// 省略不贴了
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他们的特点是定义了函数的入参以及返回值，当使用时传入满足函数接口定义的表达式，即可通过编译器检查,下面会介绍函数接口和对应的4种使用方式

通过一个示例来看看使用函数式和不使用的区别，需求是要有一个函数，传入一个List，筛选出单数的项，另一个则筛选出双数的项，先看看不使用函数式的写法

    // 筛选出单数的方法
    public static List filterSingular(List list) {
        List result = new ArrayList<>();
        for (Integer item : list) {
            if (item % 2 != 0) {
                result.add(item);
            }
        }
        return result;
    }


    // 筛选出双数的方法
    public static List filterEven(List list) {
        List result = new ArrayList<>();
        for (Integer item : list) {
            if (item % 2 == 0) {
                result.add(item);
            }
        }
        return result;
    }
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定义方法后调用，预期效果输出[1,3,5,7]和[2,4,5]

        List targetList = new ArrayList() {
            {
                this.add(1);
                this.add(2);
                this.add(3);
                this.add(4);
                this.add(5);
                this.add(6);
                this.add(7);
            }
        };
        List singularList = filterSingular(targetList);
        List evenList = filterSingular(targetList);
        System.out.println(singularList);
        System.out.println(evenList);
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但其实这两个筛选函数，唯一区别只是判断条件的不同，这时候就可以将这个条件抽象成一个函数接口去编写，Predicate接口的test定义文章开头就有，传入一个泛型类型，返回一个boolean,改写下filter的代码

    public static List filter(List list,Predicate predicate) {
        List result = new ArrayList<>();
        for (Integer item : list) {
            if (predicate.test(item)) {
                result.add(item);
            }
        }
        return result;
    }
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将函数改造成了除了传入目前List外，还要传入一个实现了Predicate接口的实例对象，只需要传入满足函数定义入参和出参，就能通过编译，下面介绍4种这个函数的使用方式

1. 使用传统的匿名内部类，在java8之前只能这么操作

        List singularList = filter(targetList, new Predicate() {
            @Override
            public boolean test(Integer integer) {
                return integer % 2 != 0;
            }
        });
        System.out.println(singularList);
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1. 使用lambda表达式格式如下()->{},()的是方法列表，->{}是方法体，由于目前只有一个参数，并且参数类型是可以推断出来的，所以类型和()可以不写，方法体只有一句，{}也可以不写，不推荐在方法体中写过长的代码，应保证可读性

        List singularList2 = filter(targetList, integer -> integer % 2 != 0);
        // 下面是完整写法
        // List singularList3 = filter(targetList, (Integer integer) -> {
        //    return integer % 2 != 0;
        // });
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可以使用的原因，lambda表达式满足传入Integer返回一个boolean的抽象操作，可以自动转化为函数接口 3. 静态方法引用，这里定义了一个静态方法，也可以自动的转化为函数接口，使用时需要用双冒号语法

    private static boolean integerWithSingular (Integer haha){
        return haha % 2 != 0;
    }
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使用静态方法引用,Cn是所在类名，这种方式对比lambda表达式可以让可读性进一步提高，因为方法有名字，可以通过名字去判断在执行什么操作，并且更适合编写更多的逻辑

    List singularList3 = filter(targetList, Cn::integerWithSingular);
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1. 实例方法，因为任何实例方法，第一个参数永远都是一个隐藏的指针this指向当前实例，由于上面例子泛型传入的是Integer类型，需要改写下预期才能演示,先声明一个类，并且有一个实例方法是完成传入Test类型返回boolean的映射

public class Test {
    private long id;
    
    public Test(long id) {
        this.id = id;
    }
    
    private boolean integerWithSingular(){
        return this.id % 2 != 0;
    }
}
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将filter函数的Integer类型全换成Test类型

    public static List filter(List list, Predicate predicate) {
        List result = new ArrayList<>();
        for (Test item : list) {
            if (predicate.test(item)) {
                result.add(item);
            }
        }
        return result;
    }
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下面的调用中，传入类名::实例方法名实现的效果是等价的

    ArrayList targetList = new ArrayList() {
        {
            new Test(1);
            new Test(2);
        }
    };
    filter(targetList,Test::integerWithSingular);
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任何只包含一个抽象方法的接口都可以被自动转换成函数接口，自己定义的接口没有标注@FunctionalInterface标注也可以

用的比较多的函数接口

• Consumer 输入一个对象，输出是空的，相当于消费掉传入的对象,ArrayList的forEach方法使用了Consumer

    // ArrayList的forEach方法源码
    @Override
    public void forEach(Consumer action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        final int expectedModCount = modCount;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
        final int size = this.size;
        for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
            action.accept(elementData[i]);
        }
        if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
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• Function更加接近于函数的定义，用于将一个类型变换成另一个类型，如数学中的函数把X变成Y,函数接口的定义如下，还是以刚才编写的Test类为理解，再编写一个map方法

    public static String map(Test test, Function function) {
        return function.apply(test);
    }
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只要满足传入一个Test类型，返回一个String类型的东西都可以被自动转换

        map(new Test(1),test -> "name");
        
        // 如果Test类型还有一个属性为String的name和对应的getter方法,可以写成下面这种实例方法引用
        // map(new Test(2), Test::getName);
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• Supplier和Consumer是对立者，Consumer消费，Supplier提供，从虚空中提供一个东西

    public static Object create(Supplier