chapter24_【函数式接口】-笔记
day12【函数式接口】-笔记
day12【函数式接口】
主要内容
自定义函数式接口
函数式编程
常用函数式接口
教学目标
能够使用@FunctionalInterface注解
能够自定义无参无返回函数式接口
能够自定义有参有返回函数式接口
能够理解Lambda延迟执行的特点
能够使用Lambda作为方法的参数
能够使用Lambda作为方法的返回值
能够使用Supplier函数式接口
能够使用Consumer函数式接口
能够使用Function函数式接口
能够使用Predicate函数式接口
第一章 函数式接口
1.1 概念
函数式接口在Java中是指:有且仅有一个抽象方法的接口。
函数式接口,即适用于函数式编程场景的接口。而Java中的函数式编程体现就是Lambda,所以函数式接口就是可 以适用于Lambda使用的接口。只有确保接口中有且仅有一个抽象方法,Java中的Lambda才能顺利地进行推导。
备注:“语法糖”是指使用更加方便,但是原理不变的代码语法。例如在遍历集合时使用的for-each语法,其实 底层的实现原理仍然是迭代器,这便是“语法糖”。从应用层面来讲,Java中的Lambda可以被当做是匿名内部 类的“语法糖”,但是二者在原理上是不同的。
1.2 格式
只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可:
修饰符 interface 接口名称 {
public abstract 返回值类型 方法名称(可选参数信息);
// 其他非抽象方法内容
}
由于接口当中抽象方法的 public abstract 是可以省略的,所以定义一个函数式接口很简单
public interface MyFunctionalInterface {
void myMethod();
}
1.3 @FunctionalInterface注解
与 @Override 注解的作用类似,Java 8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 public interface MyFunctionalInterface {
void myMethod();
}
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。
小结
函数接口:有且只有一个抽象方法的接口,称之为函数接口
当然接口中可以包含其他方法(默认、抽象、私有)
@FunctionalInterface注释
作用:可以检测接口是否是一个函数式接口
- 是:编译成功
- 否:编译失败(接口中没有抽象方法或者抽象方法的个数大于一个)
示例代码
接口
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
public abstract void method();
}
接口实现类
@override注释
检查方法是否为重写的方法
是:编译成功
否:编译失败
*/
public abstract class FunctionalInterfaceImpl implements MyFunctionalInterface {
@Override
public void method(){
}
}
1.4 自定义函数式接口
函数接口的使用
public class Demo {
/**
定义一个方法,参数使用函数式接口MyFunctionalInterface
*/
public static void show(MyFunctionalInterface myInter){
myInter.method();
}
public static void main(String[] args) {
// 调用show方法,方法的参数类一个接口,所以可以传递接口的实现类对象
show(new MyFunctionalInterfaceImpl() {
@Override
public void method() {
System.out.println("接口的实现列对象");
}
});
// 调用show方法,方法的参数类一个接口,所以可以传递接口的匿名内部类
show(new MyFunctionalInterface() {
@Override
public void method() {
System.out.println("使用匿名内部类的抽象方法");
}
});
// 调用show,方法的参数是一个接口,所以我们可以使用Lambda表达式
show(()->{
System.out.println("使用Lambda表达式重写接口中的抽象方法");
});
// 简化Lambda表达式
show(()-> System.out.println("简化的Lambda表达式"));
}
}
第二章 函数式编程
在兼顾面向对象特性的基础上,Java语言通过Lambda表达式与方法引用等,为开发者打开了函数式编程的大门。
下面我们做一个初探。
2.1 Lambda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:
发现以下代码存在的一些性能浪费的问题
调用showLog方法,传递的第二个参数是一个拼接的字符串
先把字符串拼接好,然后调用showLog方法
如果showLog传递的不是1级
那么就不是如此拼接后的字符串
所以字符串白拼接了,存在了浪费
private static void showLog(int level,String message){
if(level == 1){
System.out.println(message)
}
}
public static void main(String[] args){
// 定义三个日志信息
String msg1 = "Hello";
String msg2 = "World";
String msg3 = "Java";
showLog(1,msg1+msg2+msg3);
}
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
public interface MessageBuilder {
// 定义一个拼接字符串消息的抽象方法,返回被拼接的消息
public abstract String builderMessage();
}
然后对showLog方法进行改造
public class Demo02Lambda {
// 定义一个显示日志的方法,方法的参数传递日志的等级和MessageBudile接口
public static void showLog(int level,MessageBuilder mb){
// 对日志的等级进行判断,如果是1级,则调用MessageBuilder接口中的方法builderMessage
if (level == 1){
System.out.println(mb.builderMessage());
}
}
public static void main(String[] args) {
// 定义三个日志信息
String msg1 = "Hello";
String msg2 = "World";
String msg3 = "Java";
// 调用showLog方法参数MessageBuilder是一个函数式接口所以可以传递Lambda表达式
showLog(1,()->{
// 返回一个拼接好的字符串
return msg1+msg2+msg3;
});
/**
使用Lambda表达式作为参数传递,仅仅是把参数传递到showLog方法中
只有满足条件,日志的等级为1级
才会调用接口MessageBuilder方法中的builderMessage
才会进行字符串拼接
如果条件不满足,日志的等级不是一级
那么MessageBuilder接口中的方法builderMessage也不会执行
所以拼接字符串也不会执行
所以不存在性能浪费
*/
}
}
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
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 可以使用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。
public class Demo04Runnable {
private static void startThread(Runnable task) {
new Thread(task).start();
}
public static void main(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。
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
public class Demo06Comparator {
private static Comparator<String> newComparator() {
return (a, b) ‐> b.length() ‐ a.length();
}
public static void main(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。
第三章 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。
3.1 Supplier接口
java.util.function.Supplier
由于这是一个函数式接口,这也就意味着对应的Lambda表达式需要“对外提供”一个符合泛型类型的对象 数据。
Supplier
public class Demo01Supplier {
// 定义一个方法,方法的参数传递Supplier<T>接口,泛型执行String,get方法就会返回一个String类型的数据
public static String getString(Supplier<String> sup){
return sup.get();
}
public static void main(String[] args) {
String s = getString(()->{
return "雷神";
});
System.out.println(s);
// 优化Lambda表达式
String s2 = getString(()->"火女");
System.out.println(s2);
}
}
3.2 练习:求数组元素最大值
题目
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。
示例代码
public class Demo02Test {
// 定义一个方法,用于获取int类型数组中元素的最大值,方法的参数supplier接口,泛型使用integer
public static int getMax(Supplier<Integer> sup){
return sup.get();
}
public static void main(String[] args) {
// 定义一个int类型的数组,并赋值
int[] arr = {66,669,663352,-20,12453,1111};
// 调用getMax方法,方法的参数Supplier是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式
int maxValue = getMax(()->{
// 获取数组的最大值,并返回
// 定义一个变量,把数组的中的第一个元素赋值给该变量,记录数组中元素的最大值
int max = 0;
for (int i : arr) {
// 使用其他的元素和最大值个比较
if (i>max){
max = i;
}
}
// 返回最大值
return max;
});
System.out.println("数组中元素的最大值是:"+maxValue);
}
}
3.3 Consumer接口
java.util.function.Consumer
其数据类型由泛型决定。
抽象方法:accept
Consumer 接口中包含抽象方法 void accept(T t) ,意为消费一个指定泛型的数据。
Cousumer接口是一个消费型接口,泛型执行什么类型,就可以使用accept方法消费什么类型的数据
至于具体怎么消费(使用),需要自定义(输出,计算。。。)
public class Demo01Counsumer {
/**
定义一个方法
方法的参数传递一个字符串的姓名
方法的参数传递Consumer接口,泛型使用String类型
可以使用Consumer接口消费字符串姓名
*/
public static void method(String name, Consumer<String> con){
con.accept(name);
}
public static void main(String[] args) {
// 调用method方法,传递字符串姓名,方法的另一个参数是Consumer接口,是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式
method("凤凰",(String name)->{
// 对传递的字符串进行消费
// 消费的方法直接输出字符串
System.out.println(name);
// 消费的方式:那字符串进行反转输出
String reName = new StringBuffer(name).reverse().toString();
System.out.println(reName);
});
}
}
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
default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) ‐> { accept(t);after.accept(t);
};
}
备注: java.util.Objects 的 requireNonNull 静态方法将会在参数为null时主动抛出
NullPointerException 异常。这省去了重复编写if语句和抛出空指针异常的麻烦
public class Demo02AndThen {
// 定义一个方法,方法传递一个字符串和两个Consumer接口,consumer接口的泛型使用字符串
public static void mehtod(String s, Consumer<String> con1,Consumer<String> con2){
con1.accept(s);
con2.accept(s);
// 或者使用andThen方法,把两个Consumer接口连接到一起,再消费数据
con1.andThen(con2).accept(s);
}
public static void main(String[] args) {
// 调用method方法,传递一个字符串,两个Lambda表达式
mehtod("Hello",
(t)->{
// 消费方式:把转字符串转换为大写字母
System.out.println(t.toUpperCase());
},
(t)->{
// 消费方式:把转字符串转换为小写字母
System.out.println(t.toLowerCase());
});
}
}
3.4 练习:格式化打印信息
题目
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,将两个 Consumer 接口按照顺序“拼接”到一起。
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" };
}
示例代码
public class Demo03Test {
public static void method(String[] arr, Consumer<String> con1,Consumer<String> con2){
// 遍历字符串数组
for (String message : arr) {
// 使用andThen方法连接两个Consumer接口,消费字符串
con1.andThen(con2).accept(message);
}
}
public static void main(String[] args) {
// 定义一个字符串型的数组
String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" };
// 调用method方法,传递一个字符串数组,和两个Lambda表达式
method(array,(message)->{
// 消费方式:对s进行分隔,获取姓名,按照指定的格式输出
String name = message.split(",")[0];
System.out.print("姓名:"+name);
},(message)->{
// 消费方式:对s进行分隔,获取年龄,按照指定的格式输出
String age = message.split(",")[1];
System.out.println(".年龄:"+age+"。");
});
}
}
3.5 Predicate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: boolean test(T t) 。用于条件判断的场景
public class Demo01Predicate {
/**
定义一个方法
参数传递一个String类型的字符串
传递一个Predicate接口,泛型使用String
使用Predicate中的方法test对字符串进行判断,并把判断的结果返回
*/
public static boolean checkString(String s, Predicate<String> pre){
return pre.test(s);
}
public static void main(String[] args) {
// 定义一个字符串
String s = "abcdef";
// 调用checkString方法对字符串进行校验,参数传递字符串和Lambda表达式
boolean b = checkString(s,(String str)->{
// 对参数传递的字符串进行判断,判断字符串的长度是否大于5,并把判断的结果返回
return str.length()<3;
});
System.out.println(b);
// 优化Lambda表达式
boolean c = checkString(s,str-> str.length()>5);
System.out.println(c);
}
}
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
default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other); return (t) ‐> test(t) && other.test(t);
}
如果要判断一个字符串既要包含大写“H”,又要包含大写“W”,那么:
import java.util.function.Predicate; public class Demo16PredicateAnd {
private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
boolean isValid = one.and(two).test("Helloworld");
System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid);
}
public static void main(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
default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) ‐> test(t) || other.test(t);
}
如果希望实现逻辑“字符串包含大写H或者包含大写W”,那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可,其他都不 变:
import java.util.function.Predicate; public class Demo16PredicateAnd {
private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
boolean isValid = one.or(two).test("Helloworld");
System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid);
}
public static void main(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:
default Predicate<T> negate() {
return (t) ‐> !test(t);
}
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:
import java.util.function.Predicate;
public class Demo17PredicateNegate {
private static void method(Predicate<String> predicate) {
boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWorld"); System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> s.length() < 5);
}
}
3.6练习:集合信息筛选
题目
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:
-
必须为女生;
-
姓名为4个字
public class DemoPredicate { public static void main(String[] args) {
String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" };
}
}
示例代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;
public class DemoPredicate {
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" };
List<String> list = filter(array, s ‐> "女".equals(s.split(",")[1]), s ‐> s.split(",")[0].length() == 4);
System.out.println(list);
}
private static List<String> filter(String[] array, Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
List<String> list = new ArrayList<>(); for (String info : array) { if (one.and(two).test(info)) { list.add(info); } }return list;
}
}
3.7 Function接口
java.util.function.Function<T,R> 接口用来根据一个类型的数据得到另一个类型的数据,前者称为前置条件, 后者称为后置条件。
抽象方法:apply
Function 接口中最主要的抽象方法为: R apply(T t) ,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。
import java.util.function.Function;
public class Demo11FunctionApply {
private static void method(Function<String, Integer> function) {
int num = function.apply("10");
System.out.println(num + 20);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> Integer.parseInt(s));
}
}
当然,最好是通过方法引用的写法。
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。JDK源代码如
default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
Objects.requireNonNull(after); return (T t) ‐> after.apply(apply(t));
}
该方法同样用于“先做什么,再做什么”的场景,和 Consumer 中的 andThen 差不多:
import java.util.function.Function;
public class Demo12FunctionAndThen {
private static void method(Function<String, Integer> one, Function<Integer, Integer> two) {
int num = one.andThen(two).apply("10"); System.out.println(num + 20); }
public static void main(String[] args) { method(str‐>Integer.parseInt(str)+10, i ‐> i *= 10);
}
}
第一个操作是将字符串解析成为int数字,第二个操作是乘以10。两个操作通过 andThen 按照前后顺序组合到了一 起。
请注意,Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。
3.8 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:
String str = "赵丽颖,20";
-
将字符串截取数字年龄部分,得到字符串;
-
将上一步的字符串转换成为int类型的数字;
-
将上一步的int数字累加100,得到结果int数字。
示例代码
import java.util.function.Function;
public class DemoFunction {
public static void main(String[] args) {
String str = "赵丽颖,20";
int age = getAgeNum(str, s ‐> s.split(",")[1], s ‐>Integer.parseInt(s), n ‐> n += 100);
System.out.println(age);
}
private static int getAgeNum(String str, Function<String, String> one, Function<String, Integer> two, Function<Integer, Integer> three) {
return one.andThen(two).andThen(three).apply(str);
}
}