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為什么要使用函數(shù)式編程
函數(shù)式編程更多時(shí)候是一種編程的思維方式，是種方法論。函數(shù)式與命令式編程的區(qū)別主要在于：函數(shù)式編程是告訴代碼你要做什么，而命令式編程則是告訴代碼要怎么做。說(shuō)白了，函數(shù)式編程是基于某種語(yǔ)法或調(diào)用API去進(jìn)行編程。例如，我們現(xiàn)在需要從一組數(shù)字中，找出最小的那個(gè)數(shù)字，若使用用命令式編程實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求的話，那么所編寫(xiě)的代碼如下：
public static void main(String[] args) {
int[] nums = new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
int min = Integer.MAX_VALUE;
for (int num : nums) {
if (num < min) {
min = num;
}
}
System.out.println(min);
}而使用函數(shù)式編程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的話，所編寫(xiě)的代碼如下：
public static void main(String[] args) {
int[] nums = new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
int min = IntStream.of(nums).min().getAsInt();
System.out.println(min);
}從以上的兩個(gè)例子中，可以看出，命令式編程需要自己去實(shí)現(xiàn)具體的邏輯細(xì)節(jié)。而函數(shù)式編程則是調(diào)用API完成需求的實(shí)現(xiàn)，將原本命令式的代碼寫(xiě)成一系列嵌套的函數(shù)調(diào)用，在函數(shù)式編程下顯得代碼更簡(jiǎn)潔、易懂，這就是為什么要使用函數(shù)式編程的原因之一。所以才說(shuō)函數(shù)式編程是告訴代碼你要做什么，而命令式編程則是告訴代碼要怎么做，是一種思維的轉(zhuǎn)變。
說(shuō)到函數(shù)式編程就不得不提一下lambda表達(dá)式，它是函數(shù)式編程的基礎(chǔ)。在Java還不支持lambda表達(dá)式時(shí)，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)線程的話，需要編寫(xiě)如下代碼：
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("running");
}
}).start();
}而使用lambda表達(dá)式一句代碼就能完成線程的創(chuàng)建，lambda強(qiáng)調(diào)了函數(shù)的輸入輸出，隱藏了過(guò)程的細(xì)節(jié)，并且可以接受函數(shù)當(dāng)作輸入（參數(shù)）和輸出（返回值）：
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> System.out.println("running")).start();
}注：箭頭的左邊是輸入，右邊則是輸出。
該lambda表達(dá)式的作用其實(shí)就是返回了Runnable接口的實(shí)現(xiàn)對(duì)象，這與我們調(diào)用某個(gè)方法獲取實(shí)例對(duì)象類似，只不過(guò)是將實(shí)現(xiàn)代碼直接寫(xiě)在了lambda表達(dá)式里。我們可以做個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比：
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable1 = () -> System.out.println("running");
Runnable runnable2 = RunnableFactory.getInstance();
}JDK8接口新特性
1.函數(shù)接口，接口只能有一個(gè)需要實(shí)現(xiàn)的方法，可以使用@FunctionalInterface 注解進(jìn)行聲明。如下：
@FunctionalInterface
interface Interface1 {
int doubleNum(int i);
}使用lambda表達(dá)式獲取該接口的實(shí)現(xiàn)實(shí)例的幾種寫(xiě)法：
public static void main(String[] args) {
// 最常見(jiàn)的寫(xiě)法
Interface1 i1 = (i) -> i * 2;
Interface1 i2 = i -> i * 2;
// 可以指定參數(shù)類型
Interface1 i3 = (int i) -> i * 2;
// 若有多行代碼可以這么寫(xiě)
Interface1 i4 = (int i) -> {
System.out.println(i);
return i * 2;
};
}2.比較重要的一個(gè)接口特性是接口的默認(rèn)方法，用于提供默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。默認(rèn)方法和普通實(shí)現(xiàn)類的方法一樣，可以使用this等關(guān)鍵字：
@FunctionalInterface
interface Interface1 {
int doubleNum(int i);
default int add(int x, int y) {
return x + y;
}
}之所以說(shuō)默認(rèn)方法這個(gè)特性比較重要，是因?yàn)槲覀兘柚@個(gè)特性可以在以前所編寫(xiě)的一些接口上提供默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，并且不會(huì)影響任何的實(shí)現(xiàn)類以及既有的代碼。例如我們最熟悉的List接口，在JDK1.2以來(lái)List接口就沒(méi)有改動(dòng)過(guò)任何代碼，到了1.8之后才使用這個(gè)新特性增加了一些默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槿绻麤](méi)有默認(rèn)方法的特性的話，修改接口代碼帶來(lái)的影響是巨大的，而有了默認(rèn)方法后，增加默認(rèn)實(shí)現(xiàn)可以不影響任何的代碼。
3.當(dāng)接口多重繼承時(shí)，可能會(huì)發(fā)生默認(rèn)方法覆蓋的問(wèn)題，這時(shí)可以去指定使用哪一個(gè)接口的默認(rèn)方法實(shí)現(xiàn)，如下示例：
@FunctionalInterface
interface Interface1 {
int doubleNum(int i);
default int add(int x, int y) {
return x + y;
}
}
@FunctionalInterface
interface Interface2 {
int doubleNum(int i);
default int add(int x, int y) {
return x + y;
}
}
@FunctionalInterface
interface Interface3 extends Interface1, Interface2 {
@Override
default int add(int x, int y) {
// 指定使用哪一個(gè)接口的默認(rèn)方法實(shí)現(xiàn)
return Interface1.super.add(x, y);
}
}函數(shù)接口
我們本小節(jié)來(lái)看看JDK8里自帶了哪些重要的函數(shù)接口：
可以看到上表中有好幾個(gè)接口，而其中最常用的是Function接口，它能為我們省去定義一些不必要的函數(shù)接口，減少接口的數(shù)量。我們使用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子演示一下 Function 接口的使用：
import java.text.DecimalFormat;
import java.util.function.Function;
class MyMoney {
private final int money;
public MyMoney(int money) {
this.money = money;
}
public void printMoney(Function<Integer, String> moneyFormat) {
System.out.println("我的存款: " + moneyFormat.apply(this.money));
}
}
public class MoneyDemo {
public static void main(String[] args) {
MyMoney me = new MyMoney(99999999);
Function<Integer, String> moneyFormat = i -> new DecimalFormat("#,###").format(i);
// 函數(shù)接口支持鏈?zhǔn)讲僮?，例如增加一個(gè)字符串
me.printMoney(moneyFormat.andThen(s -> "人民幣 " + s));
}
}運(yùn)行以上例子，控制臺(tái)輸出如下：
我的存款: 人民幣 99,999,999
若在這個(gè)例子中不使用Function接口的話，則需要自行定義一個(gè)函數(shù)接口，并且不支持鏈?zhǔn)讲僮?，如下示例?/p>
import java.text.DecimalFormat;
// 自定義一個(gè)函數(shù)接口
@FunctionalInterface
interface IMoneyFormat {
String format(int i);
}
class MyMoney {
private final int money;
public MyMoney(int money) {
this.money = money;
}
public void printMoney(IMoneyFormat moneyFormat) {
System.out.println("我的存款: " + moneyFormat.format(this.money));
}
}
public class MoneyDemo {
public static void main(String[] args) {
MyMoney me = new MyMoney(99999999);
IMoneyFormat moneyFormat = i -> new DecimalFormat("#,###").format(i);
me.printMoney(moneyFormat);
}
}然后我們?cè)賮?lái)看看Predicate接口和Consumer接口的使用，如下示例：
public static void main(String[] args) {
// 斷言函數(shù)接口
Predicate<Integer> predicate = i -> i > 0;
System.out.println(predicate.test(-9));
// 消費(fèi)函數(shù)接口
Consumer<String> consumer = System.out::println;
consumer.accept("這是輸入的數(shù)據(jù)");
}運(yùn)行以上例子，控制臺(tái)輸出如下：
false
這是輸入的數(shù)據(jù)
這些接口一般有對(duì)基本類型的封裝，使用特定類型的接口就不需要去指定泛型了，如下示例：
public static void main(String[] args) {
// 斷言函數(shù)接口
IntPredicate intPredicate = i -> i > 0;
System.out.println(intPredicate.test(-9));
// 消費(fèi)函數(shù)接口
IntConsumer intConsumer = (value) -> System.out.println("輸入的數(shù)據(jù)是：" + value);
intConsumer.accept(123);
}運(yùn)行以上代碼，控制臺(tái)輸出如下：
false
輸入的數(shù)據(jù)是：123
有了以上接口示例的鋪墊，我們應(yīng)該對(duì)函數(shù)接口的使用有了一個(gè)初步的了解，接下來(lái)我們演示剩下的函數(shù)接口使用方式：
public static void main(String[] args) {
// 提供數(shù)據(jù)接口
Supplier<Integer> supplier = () -> 10 + 1;
System.out.println("提供的數(shù)據(jù)是：" + supplier.get());
// 一元函數(shù)接口
UnaryOperator<Integer> unaryOperator = i -> i * 2;
System.out.println("計(jì)算結(jié)果為：" + unaryOperator.apply(10));
// 二元函數(shù)接口
BinaryOperator<Integer> binaryOperator = (a, b) -> a * b;
System.out.println("計(jì)算結(jié)果為：" + binaryOperator.apply(10, 10));
}運(yùn)行以上代碼，控制臺(tái)輸出如下：
提供的數(shù)據(jù)是：11
計(jì)算結(jié)果為：20
計(jì)算結(jié)果為：100
而B(niǎo)iFunction接口就是比Function接口多了一個(gè)輸入而已，如下示例：
class MyMoney {
private final int money;
private final String name;
public MyMoney(int money, String name) {
this.money = money;
this.name = name;
}
public void printMoney(BiFunction<Integer, String, String> moneyFormat) {
System.out.println(moneyFormat.apply(this.money, this.name));
}
}
public class MoneyDemo {
public static void main(String[] args) {
MyMoney me = new MyMoney(99999999, "小明");
BiFunction<Integer, String, String> moneyFormat = (i, name) -> name + "的存款: " + new DecimalFormat("#,###").format(i);
me.printMoney(moneyFormat);
}
}運(yùn)行以上代碼，控制臺(tái)輸出如下：
小明的存款: 99,999,999
方法引用
在學(xué)習(xí)了lambda表達(dá)式之后，我們通常會(huì)使用lambda表達(dá)式來(lái)創(chuàng)建匿名方法。但有的時(shí)候我們僅僅是需要調(diào)用一個(gè)已存在的方法。如下示例：
Arrays.sort(stringsArray, (s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2));在jdk8中，我們可以通過(guò)一個(gè)新特性來(lái)簡(jiǎn)寫(xiě)這段lambda表達(dá)式。如下示例：
Arrays.sort(stringsArray, String::compareToIgnoreCase);這種特性就叫做方法引用(Method Reference)。方法引用的標(biāo)準(zhǔn)形式是：類名::方法名。（注意：只需要寫(xiě)方法名，不需要寫(xiě)括號(hào)）。
目前方法引用共有以下四種形式：
| 類型 | 示例 | 代碼示例 | 對(duì)應(yīng)的Lambda表達(dá)式 |
|---|---|---|---|
| 引用靜態(tài)方法 | ContainingClass::staticMethodName | String::valueOf | (s) -> String.valueOf(s) |
| 引用某個(gè)對(duì)象的實(shí)例方法 | containingObject::instanceMethodName | x::toString() | () -> this.toString() |
| 引用某個(gè)類型的任意對(duì)象的實(shí)例方法 | ContainingType::methodName | String::toString | (s) -> s.toString |
| 引用構(gòu)造方法 | ClassName::new | String::new | () -> new String() |
下面我們用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)演示一下方法引用的幾種寫(xiě)法。首先定義一個(gè)實(shí)體類：
public class Dog {
private String name = "二哈";
private int food = 10;
public Dog() {
}
public Dog(String name) {
this.name = name;
}
public static void bark(Dog dog) {
System.out.println(dog + "叫了");
}
public int eat(int num) {
System.out.println("吃了" + num + "斤");
this.food -= num;
return this.food;
}
@Override
public String toString() {
return this.name;
}
}通過(guò)方法引用來(lái)調(diào)用該實(shí)體類中的方法，代碼如下：
package org.zero01.example.demo;
import java.util.function.*;
/**
* @ProjectName demo
* @Author: zeroJun
* @Date: 2018/9/21 13:09
* @Description: 方法引用demo
*/
public class MethodRefrenceDemo {
public static void main(String[] args) {
// 方法引用，調(diào)用打印方法
Consumer<String> consumer = System.out::println;
consumer.accept("接收的數(shù)據(jù)");
// 靜態(tài)方法引用，通過(guò)類名即可調(diào)用
Consumer<Dog> consumer2 = Dog::bark;
consumer2.accept(new Dog());
// 實(shí)例方法引用，通過(guò)對(duì)象實(shí)例進(jìn)行引用
Dog dog = new Dog();
IntUnaryOperator function = dog::eat;
System.out.println("還剩下" + function.applyAsInt(2) + "斤");
// 另一種通過(guò)實(shí)例方法引用的方式，之所以可以這么干是因?yàn)镴DK默認(rèn)會(huì)把當(dāng)前實(shí)例傳入到非靜態(tài)方法，參數(shù)名為this，參數(shù)位置為第一個(gè)，所以我們?cè)诜庆o態(tài)方法中才能訪問(wèn)this，那么就可以通過(guò)BiFunction傳入實(shí)例對(duì)象進(jìn)行實(shí)例方法的引用
Dog dog2 = new Dog();
BiFunction<Dog, Integer, Integer> biFunction = Dog::eat;
System.out.println("還剩下" + biFunction.apply(dog2, 2) + "斤");
// 無(wú)參構(gòu)造函數(shù)的方法引用，類似于靜態(tài)方法引用，只需要分析好輸入輸出即可
Supplier<Dog> supplier = Dog::new;
System.out.println("創(chuàng)建了新對(duì)象：" + supplier.get());
// 有參構(gòu)造函數(shù)的方法引用
Function<String, Dog> function2 = Dog::new;
System.out.println("創(chuàng)建了新對(duì)象：" + function2.apply("旺財(cái)"));
}
}最后需要說(shuō)一句的就是能夠使用方法引用的地方就盡量不要使用lambda表達(dá)式，這樣就不會(huì)多生成一個(gè)類似 lambda$0這樣的函數(shù)，能夠減少一些資源的開(kāi)銷。
類型推斷
通過(guò)以上的例子，我們知道之所以能夠使用Lambda表達(dá)式的依據(jù)是必須有相應(yīng)的函數(shù)接口。這一點(diǎn)跟Java是強(qiáng)類型語(yǔ)言吻合，也就是說(shuō)你并不能在代碼的任何地方任性的寫(xiě)Lambda表達(dá)式。實(shí)際上Lambda的類型就是對(duì)應(yīng)函數(shù)接口的類型。Lambda表達(dá)式另一個(gè)依據(jù)是類型推斷機(jī)制，在上下文信息足夠的情況下，編譯器可以推斷出參數(shù)表的類型，而不需要顯式指名。
所以說(shuō) Lambda 表達(dá)式的類型是從 Lambda 的上下文推斷出來(lái)的，上下文中 Lambda 表達(dá)式需要的類型稱為目標(biāo)類型，如下圖所示：
接下來(lái)我們使用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，演示一下 Lambda 表達(dá)式的幾種類型推斷，首先定義一個(gè)簡(jiǎn)單的函數(shù)接口：
@FunctionalInterface
interface IMath {
int add(int x, int y);
}示例代碼如下：
public class TypeDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1.通過(guò)變量類型定義
IMath iMath = (x, y) -> x + y;
// 2.數(shù)組構(gòu)建的方式
IMath[] iMaths = {(x, y) -> x + y};
// 3.強(qiáng)轉(zhuǎn)類型的方式
Object object = (IMath) (x, y) -> x + y;
// 4.通過(guò)方法返回值確定類型
IMath result = createIMathObj();
// 5.通過(guò)方法參數(shù)確定類型
test((x, y) -> x + y);
}
public static IMath createIMathObj() {
return (x, y) -> x + y;
}
public static void test(IMath iMath){
return;
}
}變量引用
Lambda表達(dá)式類似于實(shí)現(xiàn)了指定接口的內(nèi)部類或者說(shuō)匿名類，所以在Lambda表達(dá)式中引用變量和我們?cè)谀涿愔幸米兞康囊?guī)則是一樣的。如下示例：
public static void main(String[] args) {
String str = "當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間戳是: ";
Consumer<Long> consumer = s -> System.out.println(str + s);
consumer.accept(System.currentTimeMillis());
}值得一提的是，在JDK1.8之前我們一般會(huì)將匿名類里訪問(wèn)的外部變量設(shè)置為final，而在JDK1.8里默認(rèn)會(huì)將這個(gè)匿名類里訪問(wèn)的外部變量給設(shè)置為final。例如我現(xiàn)在改變str變量的值，ide就會(huì)提示錯(cuò)誤：
至于為什么要將變量設(shè)置final，這是因?yàn)樵贘ava里沒(méi)有引用傳遞，變量都是值傳遞的。不將變量設(shè)置為final的話，如果外部變量的引用被改變了，那么最終得出來(lái)的結(jié)果就會(huì)是錯(cuò)誤的。
下面用一組圖片簡(jiǎn)單演示一下值傳遞與引用傳遞的區(qū)別。以列表為例，當(dāng)只是值傳遞時(shí)，匿名類里對(duì)外部變量的引用是一個(gè)值對(duì)象：
若此時(shí)list變量指向了另一個(gè)對(duì)象，那么匿名類里引用的還是之前那個(gè)值對(duì)象，所以我們才需要將其設(shè)置為final防止外部變量引用改變：
而如果是引用傳遞的話，匿名類里對(duì)外部變量的引用就不是值對(duì)象了，而是指針指向這個(gè)外部變量：
所以就算list變量指向了另一個(gè)對(duì)象，匿名類里的引用也會(huì)隨著外部變量的引用改變而改變：
級(jí)聯(lián)表達(dá)式和柯里化
在函數(shù)式編程中，函數(shù)既可以接收也可以返回其他函數(shù)。函數(shù)不再像傳統(tǒng)的面向?qū)ο缶幊讨幸粯?，只是一個(gè)對(duì)象的工廠或生成器，它也能夠創(chuàng)建和返回另一個(gè)函數(shù)。返回函數(shù)的函數(shù)可以變成級(jí)聯(lián) lambda 表達(dá)式，特別值得注意的是代碼非常簡(jiǎn)短。盡管此語(yǔ)法初看起來(lái)可能非常陌生，但它有自己的用途。
級(jí)聯(lián)表達(dá)式就是多個(gè)lambda表達(dá)式的組合，這里涉及到一個(gè)高階函數(shù)的概念，所謂高階函數(shù)就是一個(gè)可以返回函數(shù)的函數(shù)，如下示例：
// 實(shí)現(xiàn)了 x + y 的級(jí)聯(lián)表達(dá)式
Function<Integer, Function<Integer, Integer>> function1 = x -> y -> x + y;
System.out.println("計(jì)算結(jié)果為: " + function1.apply(2).apply(3)); // 計(jì)算結(jié)果為: 5這里的 y -> x + y 是作為一個(gè)函數(shù)返回給上一級(jí)表達(dá)式，所以第一級(jí)表達(dá)式的輸出是 y -> x + y這個(gè)函數(shù)，如果使用括號(hào)括起來(lái)可能會(huì)好理解一些：
x -> (y -> x + y)級(jí)聯(lián)表達(dá)式可以實(shí)現(xiàn)函數(shù)柯里化，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)柯里化就是把本來(lái)多個(gè)參數(shù)的函數(shù)轉(zhuǎn)換為只有一個(gè)參數(shù)的函數(shù)，如下示例：
Function<Integer, Function<Integer, Function<Integer, Integer>>> function2 = x -> y -> z -> x + y + z;
System.out.println("計(jì)算結(jié)果為: " + function2.apply(1).apply(2).apply(3)); // 計(jì)算結(jié)果為: 6如果大家想學(xué)習(xí)以上路線內(nèi)容，在此我向大家推薦一個(gè)架構(gòu)學(xué)習(xí)交流群。交流學(xué)習(xí)群號(hào)874811168 里面會(huì)分享一些資深架構(gòu)師錄制的視頻錄像：有Spring，MyBatis，Netty源碼分析，高并發(fā)、高性能、分布式、微服務(wù)架構(gòu)的原理，JVM性能優(yōu)化、分布式架構(gòu)等這些成為架構(gòu)師必備的知識(shí)體系。還能領(lǐng)取免費(fèi)的學(xué)習(xí)資源，目前受益良多
函數(shù)柯里化的目的是將函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，函數(shù)可靈活組合，方便統(tǒng)一處理等，例如我可以在循環(huán)里只需要調(diào)用同一個(gè)方法，而不需要調(diào)用另外的方法就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)組內(nèi)元素的求和計(jì)算，代碼如下：
public static void main(String[] args) {
Function<Integer, Function<Integer, Function<Integer, Integer>>> f3 = x -> y -> z -> x + y + z;
int[] nums = {1, 2, 3};
for (int num : nums) {
if (f3 instanceof Function) {
Object obj = f3.apply(num);
if (obj instanceof Function) {
f3 = (Function) obj;
} else {
System.out.println("調(diào)用結(jié)束, 結(jié)果為: " + obj); // 調(diào)用結(jié)束, 結(jié)果為: 6
}
}
}
}級(jí)聯(lián)表達(dá)式和柯里化一般在實(shí)際開(kāi)發(fā)中并不是很常見(jiàn)，所以對(duì)其概念稍有理解即可，這里只是簡(jiǎn)單帶過(guò)。
以上就是Java函數(shù)式編程和lambda表達(dá)式的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java函數(shù)式編程和lambda表達(dá)式的資料，請(qǐng)關(guān)注W3Cschool其它相關(guān)文章！
