【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。
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
@Override注解:检测方法是否为重写的方法:是则编译成功,否则编译失败。
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。
1.4 自定义函数式接口
对于刚刚定义好的MyFunctionalInterface
函数式接口,典型使用场景就是作为方法的参数:
public class Demo09FunctionalInterface {
// 使用自定义的函数式接口作为方法参数
private static void doSomething(MyFunctionalInterface inter) {
inter.myMethod(); // 调用自定义的函数式接口方法
}
public static void main(String[] args) {
// 调用使用函数式接口的方法
doSomething(() ‐> System.out.println("Lambda执行啦!"));
}
}
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:
public class Demo01Logger {
private static void log(int level, String msg) {
if (level == 1) {
System.out.println(msg);
}
}
public static void main(String[] args) {
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "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
public interface MessageBuilder {
String buildMessage();
}
然后对log
方法进行改造:
public class Demo02LoggerLambda {
private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
if (level == 1) {
System.out.println(builder.buildMessage());
}
}
public static void main(String[] args) {
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "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:
public class Demo03LoggerDelay {
private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
if (level == 1) {
System.out.println(builder.buildMessage());
}
}
public static void main(String[] args) {
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "Java";
log(2, () ‐> {
System.out.println("Lambda执行!");
return msgA + 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。
public class ComparatorLambda {
public static void main(String[] args) {
String[] s= {
"aaa,","bb","cccccccccccc","dddddddd"};
System.out.println("排序前的数组为:"+Arrays.toString(s));
Arrays.sort(s,getCompare());
System.out.println("排序后的数组为"+Arrays.toString(s));
}
public static Comparator<String> getCompare(){
/*return new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String o1, String o2) {
return o1.length() - o2.length();
}
};
return (String o1, String o2) -> {
return o1.length()-o2.length();
};*/
return (o1, o2) -> o1.length() - o2.length();
}
}
其中直接return一个Lambda表达式即可。
执行结果:
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<T>
接口仅包含一个无参的方法: T get()
。用来获取一个泛型参数指定类型的对象数据。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接口被称之为生产型接口,指定接口的泛型是什么类型,那么就口中的get方法就会生产什么类型的数据。
public class SupplierDemo {
public static void main(String[] args) {
getString1(new Supplier() {
@Override
public Object get() {
return "李逍遥";
}
});
String s = getString2(() -> "你好");
System.out.println(s);
}
public static void getString1(Supplier<String> sup){
System.out.println(sup.get());
}
private static String getString2(Supplier<String> sup) {
return sup.get();
}
}
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。
解答
public class ExamMax {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {
60,70,90,100,80,50};
int maxValue = getMax(() -> {
int max = arr[0];
for (int i : arr) {
if (i > max) {
max = i;
}
}
return max;
});
System.out.println("数组中的最大值为:"+maxValue);
}
public static int getMax(Supplier<Integer> sup){
return sup.get();
}
}
执行结果:
3.3 Consumer接口
java.util.function.Consumer<T>
接口则正好与Supplier接口相反,它不是生产一个数据,而是消费一个数据,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。基本使用如:
public class ConsumerDemo {
public static void main(String[] args) {
getName("李逍遥",(String name) -> {
System.out.println(name);
String s = new StringBuilder(name).reverse().toString();
System.out.println(s);
});
}
public static void getName(String name, Consumer<String> con){
con.accept(name);
}
}
执行结果:
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。
要想实现组合,需要两个或多个Lambda表达式即可,而andThen 的语义正是“一步接一步”操作。例如两个步骤组
合的情况:
public class ConsumerAndThenDemo {
public static void main(String[] args) {
getString1("HelloWorld",
(ttt)->{
System.out.println(ttt.toUpperCase());
},
(tt)->{
System.out.println(tt.toLowerCase());
}
);
System.out.println("============================");
getString2("HelloWorld",
(s) -> {
System.out.println(s.toUpperCase());
},
(s) -> {
System.out.println(s.toLowerCase());
},
(s) -> {
System.out.println(s);
});
}
public static void getString1(String s, Consumer<String> con1, Consumer<String> con2){
// con1.accept(s);
// con2.accept(s);
con1.andThen(con2).accept(s);/*等同于上面两行代码,con1连接con2,先执行con1消费数据,再执行con2消费数据*/
}
public static void getString2(String s, Consumer<String> con1, Consumer<String> con2, Consumer<String> con3){
con1.andThen(con2).andThen(con3).accept(s);
}
}
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。
解答
public class Exam {
public static void main(String[] args) {
String[] strings = {
"迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男"};
getMessage(strings,(str) -> {
String name = str.split(",")[0];
System.out.print("姓名:"+name);
},(str) -> {
String sex = str.split(",")[1];
System.out.println("。性别:"+sex+"。");
});
}
public static void getMessage(String[] arr, Consumer<String> con1, Consumer<String> con2){
for (String s : arr) {
con1.andThen(con2).accept(s);
}
}
}
执行结果:
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<T>
接口。
抽象方法:test
Predicate
接口中包含一个抽象方法: boolean test(T t)
,用来对指定数据类型进行判断的方法。结果符合条件返回true;不符合条件返回false。
用于条件判断的场景:
public class PredicateTest {
public static void main(String[] args) {
String s = "abcd";
boolean jud = checkString(s, (str) -> {
return str.length() > 5;
});
System.out.println(jud);
System.out.println(checkString(s, str -> str.length() > 2));
}
public static boolean checkString(String s, Predicate<String> predicate){
return predicate.test(s);
}
}
条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑,第一个只要字符串长度大于5则返回true。第二个简化的lambda表达式只要字符串长度大于2就返回true。
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长度大于5,又要包含“a”,那么:
public class PredicateAnd {
public static void main(String[] args) {
String s = "abcdef";
boolean jud = method(s, (str) -> {
return str.length() > 5;
}, (str) -> {
return str.contains("a");
});
System.out.println(jud);
}
public static boolean method(String s, Predicate<String> pre1, Predicate<String> pre2){
// return pre1.test(s) && pre1.test(s);
return pre1.and(pre2).test(s);/*这两行代码等价*/
}
}
执行结果:
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);
}
如果要判断一个字符串既要长度大于5或者包含“a”,满足一个条件即可,那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可,其他都不变:
public class PredicateOr {
public static void main(String[] args) {
String s = "bcdefg";
boolean jud = method(s, (str) -> {
return str.length() > 5;
}, (str) -> {
return str.contains("a");
});
System.out.println(jud);
}
public static boolean method(String s, Predicate<String> pre1, Predicate<String> pre2){
// return pre1.test(s) || pre1.test(s);
return pre1.or(pre2).test(s);/*这两行代码等价*/
}
}
执行结果:
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:
public class PredicateNegate {
public static void main(String[] args) {
String s = "bcdefg";
boolean jud = method(s, (str) -> {
return str.length() > 5; });
System.out.println(jud);
}
public static boolean method(String s, Predicate<String> pre){
// return !pre.test(s);
return pre.negate().test(s);/*这两行代码等价*/
}
}
执行结果:
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" };
}
}
解答
public class Exam {
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" };
ArrayList<String> list = filter(array, (s) -> {
return s.split(",")[1].equals("女");
}, (s) -> {
return s.split(",")[0].length() == 4;
});
System.out.println(list);
}
public static ArrayList<String> filter(String[] arr, Predicate<String> pre1, Predicate<String> pre2){
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
for (String s : arr) {
if(pre1.and(pre2).test(s)){
list.add(s);
}
}
return list;
}
}
执行结果:
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。
public class FunctionApply {
public static void main(String[] args) {
String s = "1234";
Integer get = change(s, (String str) -> {
return Integer.parseInt(str);
});
int print = get;
System.out.println(print);
}
public static Integer change(String s, Function<String,Integer> fun){
return fun.apply(s);
}
}
输出结果:
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:
public class FunctionAndThen {
public static void main(String[] args) {
String s = "1234";
String get = method(s, (String s1) -> {
return Integer.parseInt(s1) + 10;
}, (Integer integer) -> {
return integer + "";
});
System.out.println(get);
}
public static String method(String s, Function<String,Integer> fun1, Function<Integer,String> fun2){
String str = fun1.andThen(fun2).apply(s);
return str;
}
}
输出结果:
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。
解答
public class Exam {
public static void main(String[] args) {
String str = "赵丽颖,20";
Integer in = method(str, (String s1) -> {
return s1.split(",")[1];
}, (String s2) -> {
return Integer.parseInt(s2);
}, (Integer integer) -> {
return integer + 100;
});
System.out.println("最终得到的数字为:"+in);
}
public static Integer method(String s, Function<String,String> fun1, Function<String,Integer> fun2, Function<Integer,Integer> fun3){
Integer get = fun1.andThen(fun2).andThen(fun3).apply(s);
return get;
}
}
输出结果: