详解JAVA 函数式编程
1.函数式接口
1.1概念：
java中有且只有一个抽象方法的接口。
1.2格式：
修饰符interface接口名称{
publicabstract返回值类型方法名称(可选参数信息);
//其他非抽象方法内容
}
//或者
publicinterfaceMyFunctionalInterface{
voidmyMethod();
}
1.3@FunctionalInterface注解：
与@Override注解的作用类似，Java8中专门为函数式接口引入了一个新的注解：@FunctionalInterface。该注
解可用于一个接口的定义上：
@FunctionalInterface
publicinterfaceMyFunctionalInterface{
voidmyMethod();
}
一旦使用该注解来定义接口，编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法，否则将会报错。需要注意的是，即使不使用该注解，只要满足函数式接口的定义，这仍然是一个函数式接口，使用起来都一样。
1.4自定义函数式接口
publicclassDemo09FunctionalInterface{
//使用自定义的函数式接口作为方法参数
privatestaticvoiddoSomething(MyFunctionalInterfaceinter){inter.myMethod();//调用自定义的函数式接口方法
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
//调用使用函数式接口的方法doSomething(()‐>System.out.println("Lambda执行啦！"));
}}
2.函数式编程
2.1Lambda的延迟执行
有些场景的代码执行后，结果不一定会被使用，从而造成性能浪费。而Lambda表达式是延迟执行的，这正好可以作为解决方案，提升性能。
性能浪费的日志案例
注:日志可以帮助我们快速的定位问题，记录程序运行过程中的情况，以便项目的监控和优化。
一种典型的场景就是对参数进行有条件使用，例如对日志消息进行拼接后，在满足条件的情况下进行打印输出：
publicclassDemo01Logger{
privatestaticvoidlog(intlevel,Stringmsg){
if(level==1){
System.out.println(msg);
}
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
StringmsgA="Hello";
StringmsgB="World";
StringmsgC="Java";
log(1,msgA+msgB+msgC);
}
}
这段代码存在问题：无论级别是否满足要求，作为log方法的第二个参数，三个字符串一定会首先被拼接并传入方法内，然后才会进行级别判断。如果级别不符合要求，那么字符串的拼接操作就白做了，存在性能浪费。
备注：
SLF4J是应用非常广泛的日志框架，它在记录日志时为了解决这种性能浪费的问题，并不推荐首先进行字符串的拼接，而是将字符串的若干部分作为可变参数传入方法中，仅在日志级别满足要求的情况下才会进行字符串拼接。
例如：LOGGER.debug("变量{}的取值为{}。","os","macOS")，其中的大括号{}为占位符。
如果满足日志级别要求，则会将“os”和“macOS”两个字符串依次拼接到大括号的位置；否则不会进行字符串拼接。这也是一种可行解决方案，但Lambda可以做到更好。
体验Lambda的更优写法
使用Lambda必然需要一个函数式接口：
@FunctionalInterface
publicinterfaceMessageBuilder{
StringbuildMessage();
}
publicclassDemo02LoggerLambda{
privatestaticvoidlog(intlevel,MessageBuilderbuilder){
if(level==1){
System.out.println(builder.buildMessage());
}
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
StringmsgA="Hello";
StringmsgB="World";
StringmsgC="Java";
log(1,()‐>msgA+msgB+msgC);
}
}
这样一来，只有当级别满足要求的时候，才会进行三个字符串的拼接；否则三个字符串将不会进行拼接。
证明Lambda的延迟
下面的代码可以通过结果进行验证
publicclassDemo03LoggerDelay{
privatestaticvoidlog(intlevel,MessageBuilderbuilder){
if(level==1){
System.out.println(builder.buildMessage());
}
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
StringmsgA="Hello";
StringmsgB="World";
StringmsgC="Java";
log(2,()‐>{System.out.println("Lambda执行！");returnmsgA+msgB+msgC;});
}
}
从结果中可以看出，在不符合级别要求的情况下，Lambda将不会执行。从而达到节省性能的效果。
扩展：实际上使用内部类也可以达到同样的效果，只是将代码操作延迟到了另外一个对象当中通过调用方法
来完成。而是否调用其所在方法是在条件判断之后才执行的。
2.2使用Lambda作为参数和返回值
如果抛开实现原理不说，Java中的Lambda表达式可以被当作是匿名内部类的替代品。如果方法的参数是一个函数式接口类型，那么就可以使用Lambda表达式进行替代。使用Lambda表达式作为方法参数，其实就是使用函数式接口作为方法参数。
例如java.lang.Runnable接口就是一个函数式接口，假设有一个startThread方法使用该接口作为参数，那么就可以使Lambda进行传参。这种情况其实和Thread类的构造方法参数为Runnable没有本质区别。
publicclassDemo04Runnable{
privatestaticvoidstartThread(Runnabletask){
newThread(task).start();
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
startThread(()‐>System.out.println("线程任务执行！"));
}
}
类似地，如果一个方法的返回值类型是一个函数式接口，那么就可以直接返回一个Lambda表达式。当需要通过一个方法来获取一个java.util.Comparator接口类型的对象作为排序器时,就可以调该方法获取。
importjava.util.Arrays;
importjava.util.Comparator;
publicclassDemo06Comparator{
privatestaticComparatornewComparator(){
return(a,b)‐>b.length()‐a.length();
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
String[]array={"abc","ab","abcd"};
System.out.println(Arrays.toString(array));
Arrays.sort(array,newComparator());
System.out.println(Arrays.toString(array));
}
}
其中直接return一个Lambda表达式即可。
3.常用函数式接口
JDK提供了大量常用的函数式接口以丰富Lambda的典型使用场景，它们主要在java.util.function包中被提供。
下面是最简单的几个接口及使用示例。
3.1Supplier接口（求数组元素最大值）
java.util.function.Supplier
求数组元素最大值
使用Supplier接口作为方法参数类型，通过Lambda表达式求出int数组中的最大值。提示：接口的泛型请使用java.lang.Integer类。
publicclassDemo02Test{
//定一个方法,方法的参数传递Supplier,泛型使用Integer
publicstaticintgetMax(Suppliersup){
returnsup.get();
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
intarr[]={2,3,4,52,333,23};//调用getMax方法,参数传递Lambda
intmaxNum=getMax(()‐>{
//计算数组的最大值
intmax=arr[0];
for(inti:arr){
if(i>max){
max=i;
}
}
returnmax;});
System.out.println(maxNum);
}
}
3.2Consumer接口
java.util.function.Consumer
抽象方法：accept
Consumer接
importjava.util.function.Consumer;
publicclassDemo09Consumer{
privatestaticvoidconsumeString(Consumerfunction){
function.accept("Hello");
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
consumeString(s‐>System.out.println(s));
}
}
默认方法：andThen
如果一个方法的参数和返回值全都是Consumer类型，那么就可以实现效果：消费数据的时候，首先做一个操作，然后再做一个操作，实现组合。而这个方法就是Consumer接口中的default方法andThen。下面是JDK的源代码：口中包含抽象方法voidaccept(Tt)，意为消费一个指定泛型的数据。基本使用如：
格式化打印信息
下面的字符串数组当中存有多条信息，请按照格式“姓名：XX。性别：XX。”的格式将信息打印出来。要求将打印姓名的动作作为第一个Consumer接口的Lambda实例，将打印性别的动作作为第二个Consumer接口的Lambda实例，将两Consumer接口按照顺序“拼接”到一起。
importjava.util.function.Consumer;
publicclassDemoConsumer{
publicstaticvoidmain(String[]args){
String[]array={"迪丽热巴,女","古力娜扎,女","马尔扎哈,男"};
printInfo(s‐>System.out.print("姓名："+s.split(",")[0]),s‐>
System.out.println("。性别："+s.split(",")[1]+"。"),array);
}
privatestaticvoidprintInfo(Consumerone,Consumertwo,String[]array){
for(Stringinfo:array){
one.andThen(two).accept(info);//姓名：迪丽热巴。性别：女。
}
}
}
3.3Predicate接口
有时候我们需要对某种类型的数据进行判断，从而得到一个boolean值结果。这时可以使用java.util.function.Predicate
抽象方法：test
Predicate接口中包含一个抽象方法：booleantest(Tt)。用于条件判断的场景：
importjava.util.function.Predicate;
publicclassDemo15PredicateTest{
privatestaticvoidmethod(Predicatepredicate){
booleanveryLong=predicate.test("HelloWorld");
System.out.println("字符串很长吗："+veryLong);
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
method(s‐>s.length()>5);
}
}
默认方法：and
既然是条件判断，就会存在与、或、非三种常见的逻辑关系。其中将两个Predicate条件使用“与”逻辑连接起来实现“并且”的效果时，可以使用default方法and。其JDK源码为
importjava.util.function.Predicate;
publicclassDemo16PredicateAnd{
privatestaticvoidmethod(Predicateone,Predicatetwo){
booleanisValid=one.and(two).test("Helloworld");
System.out.println("字符串符合要求吗："+isValid);
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
method(s‐>s.contains("H"),s‐>s.contains("W"));
}
}
默认方法：or
与and的“与”类似，默认方法or实现逻辑关系中的“或”。JDK源码为：
importjava.util.function.Predicate;
publicclassDemo16PredicateAnd{
privatestaticvoidmethod(Predicateone,Predicatetwo){
booleanisValid=one.or(two).test("Helloworld");
System.out.println("字符串符合要求吗："+isValid);
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
method(s‐>s.contains("H"),s‐>s.contains("W"));
}
}
默认方法：negate
“与”、“或”已经了解了，剩下的“非”（取反）也会简单。默认方法negate的JDK源代码为：从实现中很容易看出，它是执行了test方法之后，对结果boolean值进行“!”取反而已。一定要在test方法调用之前调用negate方法，正如and和or方法一样：
importjava.util.function.Predicate;
publicclassDemo17PredicateNegate{
privatestaticvoidmethod(Predicatepredicate){
booleanveryLong=predicate.negate().test("HelloWorld");
System.out.println("字符串很长吗："+veryLong);
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
method(s‐>s.length()<5);
}
}
信息筛选
数组当中有多条“姓名+性别”的信息如下，请通过Predicate接口的拼装将符合要求的字符串筛选到集合ArrayList中，需要同时满足两个条件：
1.必须为女生；
2.姓名为4个字。
importjava.util.ArrayList;importjava.util.List;importjava.util.function.Predicate;
publicclassDemoPredicate{
publicstaticvoidmain(String[]args){
String[]array={"迪丽热巴,女","古力娜扎,女","马尔扎哈,男","赵丽颖,女"};
Listlist=filter(array,s‐>"女".equals(s.split(",")[1]),s‐>s.split(",")[0].length()==4);
System.out.println(list);
}
privatestaticListfilter(String[]array,Predicateone,Predicatetwo){
Listlist=newArrayList<>();
for(Stringinfo:array){
if(one.and(two).test(info)){
list.add(info);
}
}
returnlist;
}
}
3.4Function接口
java.util.function.Function
抽象方法：apply
Function接口中最主要的抽象方法为：Rapply(Tt)，根据类型T的参数获取类型R的结果。使用的场景例如：将String类型转换为Integer类型。
importjava.util.function.Function;
publicclassDemo11FunctionApply{
privatestaticvoidmethod(Functionfunction){
intnum=function.apply("10");
System.out.println(num+20);
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
method(s‐>Integer.parseInt(s));
}
}
默认方法：andThen
Function接口中有一个默认的andThen方法，用来进行组合操作。
练习：自定义函数模型拼接
题目
请使用Function进行函数模型的拼接，按照顺序需要执行的多个函数操作为：
Stringstr="赵丽颖,20";
1.将字符串截取数字年龄部分，得到字符串；
2.将上一步的字符串转换成为int类型的数字；
3.将上一步的int数字累加100，得到结果int数字。
importjava.util.function.Function;
publicclassDemoFunction{
publicstaticvoidmain(String[]args){
Stringstr="赵丽颖,20";
intage=getAgeNum(str,s‐>s.split(",")[1],s‐>Integer.parseInt(s),n‐>n+=100);
System.out.println(age);
}
privatestaticintgetAgeNum(Stringstr,Functionone,Functiontwo,Functionthree){
returnone.andThen(two).andThen(three).apply(str);
}
}
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