深入了解Java 8 新特性：lambda表达式进阶

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前言

        Java 8中的Lambda表达式是一种匿名函数，它允许你将函数作为方法参数进行传递，或者把代码更简洁地定义在你的应用程序里。另外Java的函数式编程就是Lambda表达式，java的函数式接口的有一个明显特征：有且仅有一个抽象方法的接口。下面是一些常见的Java内置的函数式接口梳理，掌握这些内置的函数式接口是相当有必要的，因为作为一种更简洁、更灵活和更易于维护的编程方式，这在很多的java相关的框架技术中有大量的应用，相信有喜欢钻研源码小伙伴应该深有体会。

Java内置的函数式接口

Function

        Function接口是Java 8中引入的一个函数式接口，它位于java.util.function包中。这个接口表示一个输入参数能够产生一个结果的函数。Function接口只有一个抽象方法，即apply(T t)，它接受一个参数并返回一个结果。

@FunctionalInterface
public interface Function {

    R apply(T t);

    default  Function compose(Function before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }

    default  Function andThen(Function after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }

    static  Function identity() {
        return t -> t;
    }
}

        下面是一个使用Function接口的简单示例：

@Test
public void test5() {
    Function function = str -> new Student(str);
    Student student = function.apply("张三");
    log.info(student.getName());
}

        在Java中，Function接口的默认实现包括以下几种：

• Function.andThen(Function after)：这个方法返回一个新函数，它首先应用原始函数，然后应用另一个函数。也就是说，这个新函数首先将输入映射到某个结果，然后将结果映射到另一个结果。假设我们有一个Function，它接受一个整数作为输入，并返回一个整数作为输出。现在，我们想在这个函数的基础上添加一个新的函数，将得到的整数加倍。

@Test
public void test7() {
    Function originalFunction = x -> x * 2;
    Function newFunction = x -> x * 2;
    Function composedFunction = originalFunction.andThen(newFunction);
    int input = 5;
    int result = composedFunction.apply(input);
    System.out.println(result);  // 输出：20
}

在上面的示例中，我们定义了一个原始函数originalFunction，它接受一个整数作为输入，并将其乘以2。然后，我们定义了一个新的函数newFunction，它也接受一个整数作为输入，并将其乘以2。接下来，我们使用andThen方法将这两个函数组合成一个新的函数composedFunction。最后，我们将输入整数5传递给composedFunction，并打印结果。在这个例子中，首先将输入整数5乘以2得到10，然后将10乘以2得到20，最终输出结果为20。

• Function. compose(Function before)：这个方法返回一个新函数，它首先应用另一个函数，然后将结果映射到原始函数的输入。也就是说，这个新函数首先将输入映射到另一个输入，然后将这个输入映射到结果。假设我们有两个函数，一个将字符串转换为大写，另一个将字符串长度截断为5个字符。这两个函数可以组合成一个新函数，首先将字符串转换为大写，然后将其长度截断为5个字符。

@Test
public void test6(){
    Function toUpperCase = str -> str.toUpperCase();
    Function truncate = str -> str.substring(0, 6);
    Function composedFunction = toUpperCase.compose(truncate);
    String input = "hello world!";
    String result = composedFunction.apply(input);
    System.out.println(result);  // 输出："HEL"
}

在上面的示例中，我们首先定义了两个函数：toUpperCase和truncate。然后，我们使用compose方法将它们组合成一个新函数composedFunction。最后，我们调用composedFunction对输入字符串进行操作，并打印结果。

BiFunction

        BiFunction接口是Java 8中引入的一个函数式接口，它位于java.util.function包中。BiFunction接口表示一个接受两个输入参数并返回一个结果的函数。它与Function接口类似，但多了一个输入参数。

        BiFunction接口的定义如下：

@FunctionalInterface
public interface BiFunction {

    R apply(T t, U u);
  
    default  BiFunction andThen(Function after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t, U u) -> after.apply(apply(t, u));
    }
}

        其中，T和U是输入参数的类型，R是返回结果的类型。apply()方法是抽象的，需要具体的实现来提供具体的逻辑。

        下面是一个使用BiFunction接口的示例：

@Test
public void test8() {
    BiFunction add = (x, y) -> x + y;
    int result = add.apply(2, 3);
    System.out.println(result);  // 输出：5
}

在上面的示例中，我们定义了一个add函数，它接受两个整数作为输入，并将它们相加得到一个整数作为结果。我们使用apply()方法调用该函数并传递两个参数2和3，然后打印结果5。

        BiFunction接口包含一个默认实现，即andThen方法，用于将两个函数组合在一起。它接受一个BiFunction作为参数，并返回一个新的函数，该函数将先应用原始函数，然后应用给定的函数。

@Test
public void test9() {
    BiFunction addAndToString = (x, y) -> Integer.toString(x + y);
    Function toUpperCase = str -> str.toUpperCase();
    BiFunction composedFunction = addAndToString.andThen(toUpperCase);
    int input1 = 2;
    int input2 = 3;
    String result = composedFunction.apply(input1, input2);
    System.out.println(result);  // 输出："5"  
}

在上面的示例中，我们定义了一个addAndToString函数，它接受两个整数作为输入，并将它们的和转换为字符串。然后，我们定义了一个toUpperCase函数，它接受一个字符串作为输入，并将其转换为大写。接下来，我们使用andThen方法将两个函数组合成一个新的函数composedFunction。最后，我们调用composedFunction对输入整数2和3进行操作，并打印结果"5"。首先将输入整数2和3相加得到5，然后将5转换为字符串"5"，最后将字符串"5"转换为大写"5"，最终输出结果为"5"。

Predicate

        Predicate 是 Java 中的一个函数式接口，它位于 java.util.function 包中。这个接口用于表示一个参数的谓词（即，条件判断），接收一个参数并返回一个布尔值，通常用于判断参数是否满足指定的条件

@FunctionalInterface
public interface Predicate {

    boolean test(T t);

    default Predicate and(Predicate other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) && other.test(t);
    }

    default Predicate negate() {
        return (t) -> !test(t);
    }

    default Predicate or(Predicate other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) || other.test(t);
    }

    static  Predicate isEqual(Object targetRef) {
        return (null == targetRef)
                ? Objects::isNull
                : object -> targetRef.equals(object);
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    static  Predicate not(Predicate target) {
        Objects.requireNonNull(target);
        return (Predicate)target.negate();
    }
}

        Predicate接口的主要方法是 test()，它接收一个参数并返回一个布尔值。下面是一个简单的例子：

@Test
public void test3(){
    Student student = new Student("张三");
    Predicate predicate= obj -> "张三".equals(obj.getName());
    boolean flag = predicate.test(student);
    Assert.isTrue(flag,"test fail");
    boolean flag2 = predicate.test(new Student("李四"));
    Assert.isTrue(flag2,"test fail");
}

Predicate：常用的四个方法：

• boolean test(T t)：对给定的参数进行判断（判断逻辑由Lambda表达式实现），返回一个布尔值。
• default Predicate negate()：返回一个逻辑的否定，对应逻辑非。
• default Predicate and(Predicate other)：返回一个组合判断，对应短路与。
• default Predicate or(Predicate other)：返回一个组合判断，对应短路或。

@Test
public void test4(){
    Student student = new Student("张三");
    Predicate predicate= obj -> "张三".equals(obj.getName());
    Predicate predicate2= obj-> "李四".equals(obj.getName());
    Predicate or = predicate2.or(predicate);
    boolean flag = or.test(student);
    Assert.isTrue(flag,"test fail");
    student.setName("李四");
    boolean flag2 = or.test(student);
    Assert.isTrue(flag2,"test fail");
    Predicate predicate3=obj->18==obj.getAge();
    student.setAge(18);
    Predicate and = predicate3.and(predicate2);
    boolean flag3 = and.test(student);
    Assert.isTrue(flag3,"test fail");
    student.setName("铁蛋");
    boolean test = and.test(student);
    Assert.isTrue(test,"学生姓名不等于张三或者李四");
}

Consumer

        Consumer接口代表了一个接受输入参数并返回void的函数。它的主要作用是消费输入数据，也就是说，对输入进行某种操作，但不返回任何结果。

@FunctionalInterface
public interface Consumer {

    void accept(T t);
    
    default Consumer andThen(Consumer after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
    }
}

        Consumer接口的主要方法是void accept(T t)：对给定的参数执行此操作。

@Test
public void test2() {
    Student student = new Student("zhangsan");
    Consumer nameConsumer = str -> student.setName(str);
    nameConsumer.accept("lisi");//设置学生的姓名为拼音-小写
    log.info(student.getName());
    Assert.isTrue("lisi".equals(student.getName()), "test fail!");  
}

        Consumer接口的默认实现，andThen方法，用于将两个Consumer合并在一起。它允许你将一个操作（即第二个Consumer）附加到另一个操作（即第一个Consumer）的后面，以便在原始操作完成之后执行附加操作。

        下面是一个简单的示例，演示如何使用andThen方法：

@Test
public void test2() {
    Student student = new Student("zhangsan");
    Consumer nameConsumer = str -> student.setName(str);
    Consumer nameConsumer2 = name -> student.setName(name.toUpperCase());
    Consumer nameConsumer3 = nameConsumer.andThen(nameConsumer2);//设置学生的姓名为拼音-大写
    nameConsumer3.accept("lisi");
    log.info(student.getName());
    Assert.isTrue("LISI".equals(student.getName()), "test fail!");
}

Supplier

        这个接口表示一个不接受任何参数但返回结果的函数

@FunctionalInterface
public interface Supplier {
    T get();
}

        特点：

• 该方法不需要参数，它会按照某种实现逻辑（由Lambda表达式实现）返回一个数据。
• Supplier接口也称为生产型接口，如果我们指定了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供我们使用。

        使用示例：        

private String getStuName(Supplier supplier) {
    String name = supplier.get().getName();
    return name;
}

@Test
public void test() {
    String name = this.getStuName(() -> new Student("zhangsan"));
    log.info(name);
    Assert.isTrue(name.equals("zhangsan"), "test fail");
}