Java8实战-总结4

基础知识

来自函数式编程的其他好思想

Java从函数式编程中引入的两个核心思想：将方法和Lambda作为一等值，以及在没有可变共享状态时，函数或方法可以有效、安全地并行执行。前面说到的新的Stream API把这两种思想都用到了。

常见的函数式语言，如SML、OCaml、Haskell,还提供了进一步的结构来帮助程序员。其中之一就是通过使用更多的描述性数据类型来避免null。

在Java 8里有一个optional类，如果能一致地使用它的话，就可以帮助避免出现NullPointer异常。它是一个容器对象，可以包含，也可以不包含一个值。Optional中有方法来明确处理值不存在的情况，这样就可以避免NullPointer异常了。换句话说，它使用类型系统，允许表明一个变量可能会没有值。

第二个想法是(结构)模式匹配。这在数学中也有使用，例如：

f(0) = 1
f(n)= n * f(n - 1) otherwise

在Java中，可以在这里写一个if-then-else语句或一个switch语句。其他语言表明，对于更复杂的数据类型，模式匹配可以比if-then-else更简明地表达编程思想。对于这种数据类型，也可以使用多态和方法重载来替代if-then-else,但对于哪种方式更合适，就语言设计而言仍有一些争论。

小结

• Java 8中新增的核心内容提供了令人激动的新概念和功能，方便编写既有效又简洁的程序。
• 现有的Java编程实践并不能很好地利用多核处理器。
• 函数是一等值；记得方法如何作为函数式值来传递，还有Lambda是怎样写的。
• Java 8中Streams的概念使得Collections的许多方面得以推广，让代码更为易读，并允许并行处理流元素。
• 可以在接口中使用默认方法，在实现类没有实现方法时提供方法内容。
• 其他来自函数式编程的有趣思想，包括处理null和使用模式匹配。

通过行为参数化传递代码

在软件工程中，一个众所周知的问题就是，不管做什么，用户的需求肯定会变。比方说，有个应用程序是帮助农民了解自己的库存的。这位农民可能想有一个查找库存中所有绿色苹果的功能。但到了第二天，他可能会告诉你："其实我还想找出所有重量超过150克的苹果。"又过了两天，农民又跑回来补充道：“要是我可以找出所有既是绿色，重量也超过150克的苹果，那就太棒了。”要如何应对这样不断变化的需求?理想的状态下，应该把工作量降到最少。此外，类似的新功能实现起来还应该很简单，而且易于长期维护。

行为参数化就是可以帮助处理频繁变更的需求的一种软件开发模式。一言以蔽之，它意味着拿出一个代码块，把它准备好却不去执行它。这个代码块以后可以被程序的其他部分调用，这意味着可以推迟这块代码的执行。例如，可以将代码块作为参数传递给另一个方法，稍后再去执行它。这样，这个方法的行为就基于那块代码被参数化了。例如，如果要处理一个集合，可能会写一个方法：

• 可以对列表中的每个元素做“某件事”
• 可以在列表处理完后做“另一件事”
• 遇到错误时可以做“另外一件事”

行为参数化说的就是这个。打个比方：你的室友知道怎么开车去超市，再开回家。于是你可以告诉他去买一些东西，比如面包、奶酪、葡萄酒什么的。这相当于调用一个goAndBuy方法，把购物单作为参数。然而，有一天你在上班，你需要他去做一件他从来没有做过的事情：从邮局取一个包裹。现在你就需要传递给他一系列指示了：去邮局，使用单号，和工作人员说明情况，取走包裹。你可以把这些指示用电子邮件发给他，当他收到之后就可以按照指示行事了。你现在做的事情就更高级一些了，相当于一个方法：go,它可以接受不同的新行为作为参数，然后去执行。

几个真实的例子。比如，行为参数化模式——使用JavaAPI中现有的类和接口，对List进行排序，筛选文件名，或告诉一个Thread去执行代码块，甚或是处理GUI事件。很快会发现，在Java中使用这种模式十分啰嗦。Java 8中的Lambda解决了代码啰嗦的问题。

应对不断变化的需求

初试牛刀：筛选绿苹果

第一个解决方案可能是下面这样的：

	public static List<Apple> filterGreenApples(List<Apple> inventory) {
		List<Apple> result = new ArrayList<Apple>(); //累积苹果的列表
		for(Apple apple: inventory) {
			if("green".equals(apple.getcolor()) { //仅仅选出绿苹果
				result.add(apple);
			}
		}
		return result;
	}

突出显示的行就是筛选绿苹果所需的条件。但是现在农民改主意了，他还想要筛选红苹果。该怎么做呢?简单的解决办法就是复制这个方法，把名字改成filterRedApples,然后更改if条件来匹配红苹果。然而，要是农民想要筛选多种颜色：浅绿色、暗红色、黄色等，这种方法就应付不了了。一个良好的原则是在编写类似的代码之后，尝试将其抽象化。

再展身手：把颜色作为参数

一种做法是给方法加一个参数，把颜色变成参数，这样就能灵活地适应变化了：

	public static List<Apple> filterApplesByColor(List<Apple> inventory, String color) {
		List<Apple> result = new ArrayList<Apple>();
		for (Apple apple: inventory) {
			if ( apple.getColor().equals(color)) {
				result.add(apple);
			}
		}
		return result;
	}

现在，只要像下面这样调用方法，农民朋友就会满意了：

	List<Apple> greenApples = filterApplesByColor(inventory, "green");
	List<Apple> redApples = filterApplesByColor(inventory, "red");

让我们把例子再弄得复杂一点儿。这位农民又跑回来和你说：“要是能区分轻的苹果和重的苹果就太好了。重的苹果一般是重量大于150克。”作为软件工程师，你早就想到农民可能会要改变重量，于是你写了下面的方法，用另一个参数来应对不同的重量：

	public static List<Apple> filterApplesByWeight (List<Apple> inventory, int weight) {
		List<Apple> result = new ArrayList<Apple>();
		for(Apple apple: inventory) {
			if(apple.getWeight() > weight) {
				result.add(apple);
			}
		}
		return result;
	}

解决方案不错，但是请注意，你复制了大部分的代码来实现遍历库存，并对每个苹果应用筛选条件。这有点儿令人失望，因为它打破了DRY(Don’t Repeat Yourself,不要重复自己)的软件工程原则。如果想要改变筛选遍历方式来提升性能呢?那就得修改所有方法的实现，而不是只改一个。从工程工作量的角度来看，这代价太大了。

可以将颜色和重量结合为一个方法，称为filter。不过就算这样，还是需要一种方式来区分想要筛选哪个属性。可以加上一个标志来区分对颜色和重量的查询(但绝不要这样做!)。

第三次尝试：对你能想到的每个属性做筛选

一种把所有属性结合起来的笨拙尝试如下所示：

public static List<Apple> filterApples(List<Apple> inventory, String color, int weight, boolean flag) {
	List<Apple> result = new ArrayList<Apple>();
	for(Apple apple : inventory) {
	//十分笨拙的选择颜色或重量的方式
		if((flag  apple.getColor().equals(color)) || (!flag && apple.getWeight() > weight)) {
			result.add(apple);
		}
	}
	return result;
}

你可以这么用(但真的很笨拙):

List<Apple> greenApples = filterApples(inventory, "green", 0, true);
List<Apple> heavyApples = filterApples(inventory, "", 150, false);

这个解决方案再差不过了。首先，客户端代码看上去糟透了。true和false是什么意思?此外，这个解决方案还是不能很好地应对变化的需求。如果这位农民要求对苹果的不同属性做筛选，比如大小、形状、产地等，又怎么办?而且，如果农民要求组合属性，做更复杂的查询，比如绿色的重苹果，又该怎么办?会有好多个重复的filter方法，或一个巨大的非常复杂的方法。到目前为止，已经给filterApples方法加上了值(比如string、Integer或boolean)的参数。这对于某些确定性问题可能还不错。但如今这种情况下，需要一种更好的方式，来把苹果的选择标准告诉filterApples方法。