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在JDK1.8之后,Java引入了函数式编程,可以大大简化代码,提高开发效率,下面针对Java函数式编程入门学习进行一些举例,并详解一下它的优点。
一、什么是函数式编程
我们最常用的面向对象编程(Java)属于命令式编程(Imperative Programming)这种编程范式。常见的编程范式还有逻辑式编程(Logic Programming),函数式编程(Functional Programming)。
函数式编程作为一种编程范式,在科学领域,是一种编写计算机程序数据结构和元素的方式,它把计算过程当做是数学函数的求值,而避免更改状态和可变数据。简单来说:一切都是数学函数。函数式编程语言里也可以有对象,但通常这些对象都是恒定不变的 —— 要么是函数参数,要什么是函数返回值。函数式编程语言里没有 for/next 循环,因为这些逻辑意味着有状态的改变。相替代的是,这种循环逻辑在函数式编程语言里是通过递归、把函数当成参数传递的方式实现的。
二、函数式接口
1)函数式接口概念
首先需要清楚一个概念:函数式接口——它指的是有且只有一个未实现的方法的接口,一般通过@FunctionalInterface
这个注解来表明某个接口是一个函数式接口。函数式接口是Java支持函数式编程的基础。比如如下接口就是一个函数式接口:
@FunctionalInterface public interface FunctionTest { void method(); }
2)函数式接口与其他普通接口的区别
- 函数式接口中只能有一个抽象方法(这里不包括与Object的方法重名的方法)
- 接口中唯一抽象方法的命名并不重要,因为函数式接口就是对某一行为进行抽象,主要目的就是支持
Lambda
表达式 - 自定义函数式接口时,应当在接口前加上
@FunctionalInterface
标注(虽然不加也不会有错误)。编译器会注意到这个标注,如果你的接口中定义了第二个抽象方法的话,编译器会抛出异常。
至于Lambda
表达式可以详细参考:
Lambda表达式是JDK8推出一个重要的新特性,虽然看着很高大上,其实Lambda表达式的本质只是一个 […]
3)JDK内置函数式接口
(1)JDK 1.8之前已有的函数式接口:
- java.lang.Runnable
- java.util.concurrent.Callable
- java.security.PrivilegedAction
- java.util.Comparator
- java.io.FileFilter
- java.nio.file.PathMatcher
- java.lang.reflect.InvocationHandler
- java.beans.PropertyChangeListener
- java.awt.event.ActionListener
- javax.swing.event.ChangeListener
(2)JDK 1.8 新增加的函数接口:
java.util.function
包下,包含了很多接口,用来支持Java8的函数式编程,该包中的常用的函数式接口有:
三、Java8函数式编程语法入门
以Consumer
消费型接口作为示例,它是一个函数式接口,包含一个抽象方法accept
,这个方法只有输入而无输出。现在我们要定义/创建一个Consumer对象,传统的方式是这样定义的:
Consumer c = new Consumer() { @Override public void accept(Object o) { System.out.println(o); } };
而在Java8中,针对函数式编程接口,可以这样定义:
Consumer c = (o) -> { System.out.println(o); };
结合Lambda
表达式特性,我们还可以继续简化如下:
// 简化-只有一条语句,可以去掉{} Consumer c = (o) -> System.out.println(o); // 再简化-它表示的意思就是针对输入的参数将其调用System.out中的静态方法println进行打印。 Consumer c = System.out::println;
使用:
// 最后我们只要调用Consumer里的accept方法就相当于调用了System.out.println方法,如: c.accept("hello consumer"); //相当于 System.out.println("hello consumer");
通过最后两段代码,我们可以简单的理解函数式编程,Consumer
接口直接就可以当成一个函数了,这个函数接收一个输入参数,然后针对这个输入进行处理;当然其本质上仍旧是一个对象,但我们已经省去了诸如老方式中的对象定义过程,直接使用一段代码来给函数式接口对象赋值。而且最为关键的是,这个函数式对象因为本质上仍旧是一个对象,因此可以做为其它方法的参数或者返回值,可以与原有的代码实现无缝集成!
四、Java函数式接口介绍
1)Consumer
Consumer
是一个函数式编程接口, 顾名思义,Consumer
的意思就是消费,即针对某个东西我们来使用它,因此它包含有一个有输入而无输出的accept
接口方法,除accept
方法,它还包含有andThen
这个方法。其定义如下:
default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) { Objects.requireNonNull(after); return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); }; }
可见这个方法就是指定在调用当前Consumer后是否还要调用其它的Consumer;使用示例:
public static void consumerTest() { Consumer f = System.out::println; Consumer f2 = n -> System.out.println(n + "-F2"); System.out.println("单次执行------"); f.accept("F1"); System.out.println("组合执行------"); //执行完F后再执行F2的Accept方法 f.andThen(f2).accept("F1"); System.out.println("连续执行------"); //连续执行F的Accept方法 f.andThen(f).andThen(f).accept("F1"); }
输出结果:
单次执行------ F1 组合执行------ F1 F1-F2 连续执行------ F1 F1 F1
2)Function
Function
也是一个函数式编程接口,它代表的含义是“函数”,而函数经常是有输入输出的,因此它含有一个apply
方法,包含一个输入与一个输出。
除apply方法外,它还有compose与andThen及indentity三个方法,其使用见下述示例:
/** * Function测试 */ public static void functionTest() { Function<Integer, Integer> f = s -> ++s; Function<Integer, Integer> g = s -> s * 2; /** * 下面表示在执行F时,先执行G,并且执行F时使用G的输出当作输入。 * 相当于以下代码: * Integer a = g.apply(1); * System.out.println(f.apply(a)); */ System.out.println(f.compose(g).apply(1)); /** * 表示执行F的Apply后使用其返回的值当作输入再执行G的Apply; * 相当于以下代码 * Integer a = f.apply(1); * System.out.println(g.apply(a)); */ System.out.println(f.andThen(g).apply(1)); /** * identity方法会返回一个不进行任何处理的Function,即输出与输入值相等; */ System.out.println(Function.identity().apply("a")); }
输出结果:
3 4 a
3) Predicate
Predicate
为函数式接口,predicate
的中文意思是“断定”,即判断的意思,判断某个东西是否满足某种条件; 因此它包含test
方法,根据输入值来做逻辑判断,其结果为true
或者false
。它的使用方法示例如下:
/** * Predicate测试 */ private static void predicateTest() { Predicate<String> p = o -> o.equals("test"); Predicate<String> g = o -> o.startsWith("t"); /** * negate: 用于对原来的Predicate做取反处理; * 如当调用p.test("test")为True时,调用p.negate().test("test")就会是False; */ Assert.assertFalse(p.negate().test("test")); /** * and: 针对同一输入值,多个Predicate均返回True时返回True,否则返回False; */ Assert.assertTrue(p.and(g).test("test")); /** * or: 针对同一输入值,多个Predicate只要有一个返回True则返回True,否则返回False */ Assert.assertTrue(p.or(g).test("ta")); }
4)Supplier
Supplier
也是一个函数式编程接口,是供给型接口,它代表了这样的一类函数:无入参,有一个返回值
。
/** * Supplier测试 */ private static void supplierTest() { Supplier<String> supplier = () -> { return "厨师不要钱,并向吃货扔了一个包子"; }; System.out.println(supplier.get()); }
输出结果:
厨师不要钱,并向吃货扔了一个包子
六、总结
通过Java函数式编程入门举例的学习,我们一家基本掌握了函数式编程的概念与基本使用,以及JDK8常见的函数式接口,使用它们的优点也是显而易见,后续还有一些高级的应该有机会再讲,比如Stream
流式编程等。