函数式编程

函数式编程风格是一种编程范式，它将计算视为数学函数的评估，并避免使用程序状态和可变数据。在函数式编程（FP）中，函数是一等公民，这意味着它们可以被作为参数传递给其他函数，可以从其他函数返回，也可以被赋值给变量。

函数式编程风格的几个关键特点

1. 不可变性（Immutability）
   在函数式编程中，状态不应被修改。一旦数据被创建，它就不能被改变。任何修改都会产生新的数据。这减少了副作用和状态变化的复杂性，有助于提高程序的可预测性和可维护性。

2. 纯函数（Pure Functions）
   纯函数是这样一种函数：相同的输入总是得到相同的输出，并且在执行过程中没有副作用（例如，不修改外部状态、不写文件等）。这使得程序更易于理解和测试。

3. 函数作为一等公民（First-Class Functions）
   在函数式编程中，函数可以像任何其他数据类型一样被传递和操作。你可以将函数作为参数传递给其他函数，从函数返回函数，或者将它们赋值给变量。

4. 高阶函数（Higher-Order Functions）
   高阶函数是可以接受其他函数作为参数或将函数作为结果返回的函数。这是函数式编程的一个核心特点，允许进行函数组合和更高层次的抽象。

5. 使用递归而非循环
   由于函数式编程中的不可变性，循环通常通过递归实现。这意味着，对于循环处理，函数式语言倾向于使用递归方法，而不是传统的循环控制结构。

6. 延迟计算（Lazy Evaluation）
   函数式编程语言经常支持延迟计算，意味着计算会被延迟直到其结果真正需要。这可以提高效率，避免不必要的计算。

7. 使用映射（Map）、过滤（Filter）和归约（Reduce）等操作
   这些操作代表了一种处理集合的函数式方法，其中映射表示对集合中的每个元素应用函数，过滤表示选择符合特定条件的元素，而归约则是通过某种方式组合所有元素。

形象理解

函数式编程就像是在做数学题，而不是在讲故事。

在传统的编程（命令式编程）中，我们通常会告诉计算机一步步做什么，就像讲一个故事或写一份做菜指南。例如，“先切洋葱，然后在锅里炒，接着加入番茄…”。这种方式关注于如何通过一系列步骤来改变程序的状态。

相比之下，函数式编程更像是解决数学问题。你定义了一些函数，就像数学公式一样，每个函数都接受一些输入，并产生输出，而不改变输入的值或程序的状态。在函数式编程中，你不会说“先做这个，然后做那个”，而是定义一系列的操作，每个操作都接受输入并产生新的输出，就像数学函数一样。

想象一下，你有一堆数字，你需要找出所有偶数并将它们加倍。在命令式编程中，你可能会创建一个循环，遍历每个数字，检查它是否为偶数，然后加倍，最后将结果存储在某处。但在函数式编程中，你会定义一个“找出所有偶数”的函数和一个“将数字加倍”的函数，然后将这些函数“链接”起来处理这堆数字。这就像是建立了一个流水线，原材料（数字）进入，经过一系列处理（函数），最后出来的是成品（结果）。

函数式编程的几个关键特点总结：

1. 不可变性（Immutability）：不改变已有的数据，而是产生新的数据。
2. 纯函数（Pure Functions）：函数的输出只由输入决定，没有副作用（比如不改变程序的全局状态）。
3. 函数是一等公民：函数可以像任何其他数据一样被传递和操作。
4. 声明式编程：关注于“要做什么”，而不是“如何做”。

函数式编程就是用一系列的函数来处理数据，并且这些函数之间不会互相影响，就像数学公式一样。这种方式使得程序更容易理解，更容易测试，而且更少出错。

总结

函数式编程强调使用函数来处理数据，避免副作用和改变状态，它提供了一种更声明式的编程方式。这种风格的代码通常更易于理解、更易于测试和维护。Java 8之后引入的Lambda表达式、Stream API等特性，让Java程序员也能够更方便地使用函数式编程风格。