Java函数式编程使用方法

函数式编程functional programming（FP）要么是一种理念先进的、应该广泛传播的程序设计方法；要么是一种偏学术性的、实际用途不多的编程方式，下面为大家讲解一下Java函数式编程使用方法。

一. 函数式编程

Java8所有的新特性基本基于函数式编程的思想，函数式编程的带来，给Java注入了新鲜的活力。

下面来近距离观察一下函数式编程的几个特点： •函数可以作为变量、参数、返回值和数据类型。 •基于表达式来替代方法的调用 •函数无状态，可以并发和独立使用 •函数无副作用，不会修改外部的变量 •函数结果确定性；同样的输入，必然会有同样的结果。 下面jdk1.8里面对函数式编程的定义。只是一个 FunctionalInterface 接口。特别的简单。

1 @Documented
2 @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
3 @Target(ElementType.TYPE)
4 public @interface FunctionalInterface {}

这个函数式接口有几点以下的限制： •唯一的抽象方法，有且仅有一个 (即所有的函数式接口，有且只能有一个抽象方法) •加上标注,则会触发JavaCompiler的检查。对于符合函数接口的接口，加不加都无关紧要，但是加上则会提供一层编译检查的保障。如果不符合，则会报错。 •不能被覆盖之后，再声明为抽象方法，则不算抽象方法。例如接口实现了Object中的方法。 •可用于lambda类型的使用方式

二. Java8新增函数式接口

Stream的操作是建立在函数式接口的组合之上的。Java8中新增的函数式接口都在java.util.function包下。这些函数式接口可以有多种分类方式。

2.1 Function

Function是从T到R的一元映射函数。将参数T传递给一个函数，返回R。即R = Function(T)

Function最常用的应该是 Stream map(Function mapper);

比如List person里面有age，name…. 我传入age，他就会返回age的集合给我。

@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;
   }
}

2.2 Predicate

Predicate是一个谓词函数，主要作为一个谓词演算推导真假值存在，返回布尔值的函数。Predicate等价于一个Function的boolean型返回值的子集。

predicate最常用的莫过于 Stream filter(Predicate predicate);

比如我要过滤年龄 > 18 的人，我传入age，判断是否为true。为true则保留，false丢弃。

@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);
}
}

2.3 Consumer

Consumer是从T到void的一元函数，接受一个入参但不返回任何结果的操作。

Consumer最常用的肯定是 default void forEach(Consumer action) {}

这是一段forEach循环的代码，传入实现的方法，并不返回任何值。只是循环。

@FunctionalInterface
public interface Consumer {

   void accept(T t);

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

三. Lambda表达式

3.1 基本语法

Lambda 的基本结构为 (arguments) -> body，有如下几种情况： •参数类型可推导时，不需要指定类型，如 (a) -> System.out.println(a) •当只有一个参数且类型可推导时，不强制写 (), 如 a -> System.out.println(a) •参数指定类型时，必须有括号，如 (int a) -> System.out.println(a) •参数可以为空，如 () -> System.out.println(“hello”) •body 需要用 {} 包含语句，当只有一条语句时 {} 可省略

3.2 Lambda原理

比如如下代码：

List list = new ArrayList();

list.stream().filter((x) -> x >= 18)

Stream filter(Predicate predicate);

@FunctionalInterface
public interface Predicate {

   boolean test(T t);

}

比如List里面存个个人的年龄，现在筛选出年龄大于等于18的人。

此时我们就可以用 list.stream().filter((x) -> x >= 18) 这就是一个典型的lambda表达式

(x) -> x >= 18 传给 Predicate 函数式接口。

原理其实是：

JVM帮我们动态生成了一个内部类，然后这个内部类实现了 Predicate 这个函数式接口。

重写了里面的test方法。生成的类似如下：

static final class Main$$Lambda$1 implements Predicate {
   private Main$$Lambda$1() {
   }

   @Override
   public boolean test(Integer x) {
       return x >= 18;
   }
}

3.3 Lambda用法

public class Main {
   public static void main(String[] args) {

       List list = new ArrayList();
       list.add(40);
       list.add(50);
       list.add(20);
       list.add(30);
       List collect = list.stream().filter(x -> x >= 30)
               .map((x) -> x + 10).sorted((x, y) -> -x.compareTo(y))
               .collect(Collectors.toList());
       System.out.println(collect);
   }
}

这个一段很典型的Lambda + Stream的用法。 •list.stream()获取list的stream的流 •filter筛选出年龄大于30的人 (里面是一个Predicate接口，返回真假) •map做一个function映射 •sort排序，里面是compartor

四. 总结

Lambda 表达式可以减少很多代码，能提高生产力。但也要理解其原理。比如3.3中的代码，为什么filter里面是断言表达式，map里面是function表达式。

这都要从lambda的原理入手，也就是JVM动态生成一个内部类，并继承其中的抽象方法。

本次主要介绍了Java函数式编程的原理以及应用，主要从Stream和lambda入手。通过一些简单的概念，以及代码，更好的理解Java的函数式编程。

掌握Java的函数式编程，对平时我们开发代码，看其他人的代码，都有很大的帮助。