Java8函数式编程方法是什么
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什么是函数式编程
函数式编程就是一种抽象程度很高的编程范式,纯粹的函数式编程语言编写的函数没有变量,因此,任意一个函数,只要输入是确定的,输出就是确定的,这种纯函数我们称之为没有副作用。而允许使用变量的程序设计语言,由于函数内部的变量状态不确定,同样的输入,可能得到不同的输出,因此,这种函数是有副作用的。 函数式编程的一个特点就是,允许把函数本身作为参数传入另一个函数,还允许返回一个函数! 函数式编程最早是数学家阿隆佐·邱奇研究的一套函数变换逻辑,又称Lambda Calculus(λ-Calculus),所以也经常把函数式编程称为Lambda计算。
Java8内置了一些常用的方法接口FunctionalInterface
这种接口只定义了一个抽象方法,并且用@FunctionalInterface注解标记,如Predicate,Consumer,Function,Supplier,Comparator等等,这些都属于java.util.function包中
@FunctionalInterfacepublic interface Predicate{ boolean test(T t);}@FunctionalInterfacepublic interface Consumer { void accept(T t);}// 省略不贴了
他们的特点是定义了函数的入参以及返回值,当使用时传入满足函数接口定义的表达式,即可通过编译器检查,下面会介绍函数接口和对应的4种使用方式
通过一个示例来看看使用函数式和不使用的区别,需求是要有一个函数,传入一个List
,筛选出单数的项,另一个则筛选出双数的项,先看看不使用函数式的写法
// 筛选出单数的方法 public static ListfilterSingular(List list) { List result = new ArrayList<>(); for (Integer item : list) { if (item % 2 != 0) { result.add(item); } } return result; } // 筛选出双数的方法 public static List filterEven(List list) { List result = new ArrayList<>(); for (Integer item : list) { if (item % 2 == 0) { result.add(item); } } return result; }
定义方法后调用,预期效果输出[1,3,5,7]和[2,4,5]
ListtargetList = new ArrayList () { { this.add(1); this.add(2); this.add(3); this.add(4); this.add(5); this.add(6); this.add(7); } }; List singularList = filterSingular(targetList); List evenList = filterEven(targetList); System.out.println(singularList); System.out.println(evenList);
但其实这两个筛选函数,唯一区别只是判断条件的不同,这时候就可以将这个条件抽象成一个函数接口去编写,Predicate接口的test定义文章开头就有,传入一个泛型类型,返回一个boolean,改写下filter的代码
public static Listfilter(List list,Predicate predicate) { List result = new ArrayList<>(); for (Integer item : list) { if (predicate.test(item)) { result.add(item); } } return result; }
将函数改造成了除了传入目前List外,还要传入一个实现了Predicate接口的实例对象,只需要传入满足函数定义入参和出参,就能通过编译,下面介绍4种这个函数的使用方式
使用传统的匿名内部类,在java8之前只能这么操作
ListsingularList = filter(targetList, new Predicate () { @Override public boolean test(Integer integer) { return integer % 2 != 0; } }); System.out.println(singularList);
使用lambda表达式格式如下()->{},()的是方法列表,->{}是方法体,由于目前只有一个参数,并且参数类型是可以推断出来的,所以类型和()可以不写,方法体只有一句,{}也可以不写,不推荐在方法体中写过长的代码,应保证可读性
ListsingularList2 = filter(targetList, integer -> integer % 2 != 0); // 下面是完整写法 // List singularList3 = filter(targetList, (Integer integer) -> { // return integer % 2 != 0; // });
可以使用的原因,lambda表达式满足传入Integer返回一个boolean的抽象操作,可以自动转化为函数接口
静态方法引用,这里定义了一个静态方法,也可以自动的转化为函数接口,使用时需要用双冒号语法
private static boolean integerWithSingular (Integer haha){ return haha % 2 != 0; }
使用静态方法引用,Cn是所在类名,这种方式对比lambda表达式可以让可读性进一步提高,因为方法有名字,可以通过名字去判断在执行什么操作,并且更适合编写更多的逻辑
ListsingularList3 = filter(targetList, Cn::integerWithSingular);
实例方法,因为任何实例方法,第一个参数永远都是一个隐藏的指针this指向当前实例,由于上面例子泛型传入的是Integer类型,需要改写下预期才能演示,先声明一个类,并且有一个实例方法是完成传入Test类型返回boolean的映射
public class Test { private long id; public Test(long id) { this.id = id; } private boolean integerWithSingular(){ return this.id % 2 != 0; }}
将filter函数的Integer类型全换成Test类型
public static Listfilter(List list, Predicate predicate) { List result = new ArrayList<>(); for (Test item : list) { if (predicate.test(item)) { result.add(item); } } return result; }
下面的调用中,传入类名::实例方法名
实现的效果是等价的
ArrayListtargetList = new ArrayList () { { this.add(new Test(1)); this.add(new Test(2)); } }; filter(targetList,Test::integerWithSingular);
任何只包含一个抽象方法的接口都可以被自动转换成函数接口,自己定义的接口没有标注@FunctionalInterface标注也可以
用的比较多的函数接口
Consumer 输入一个对象,输出是空的,相当于消费掉传入的对象,ArrayList的forEach方法使用了Consumer
// ArrayList的forEach方法源码 @Override public void forEach(Consumer super E> action) { Objects.requireNonNull(action); final int expectedModCount = modCount; @SuppressWarnings("unchecked") final E[] elementData = (E[]) this.elementData; final int size = this.size; for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) { action.accept(elementData[i]); } if (modCount != expectedModCount) { throw new ConcurrentModificationException(); } }
Function更加接近于函数的定义,用于将一个类型变换成另一个类型,如数学中的函数把X变成Y,函数接口的定义如下,还是以刚才编写的Test类为理解,再编写一个map方法
public static String map(Test test, Functionfunction) { return function.apply(test); }
只要满足传入一个Test类型,返回一个String类型的东西都可以被自动转换
map(new Test(1),test -> "name"); // 如果Test类型还有一个属性为String的name和对应的getter方法,可以写成下面这种实例方法引用 // map(new Test(2), Test::getName);
Supplier和Consumer是对立者,Consumer消费,Supplier提供,从虚空中提供一个东西
public static Object create(Supplier
只要满足凭空冒出一个东西的条件即可
create(Object::new); // new的作用也是从虚无创造出一个对象,所以可以这么写 create(() -> "supplier"); create(() -> new Test(1));
最后再介绍函数式编程在排序中的使用
// Collections.sort的静态方法定义 public staticvoid sort(List list, Comparator super T> c) { list.sort(c); } // Comparator.comparing的静态方法定义 // 理解成需要传入一个T类型映射到U类型的形式即可 // 对应着示例就是传入一个Test,返回一个实现了Comparable接口的对象(如Integer,String...) public static > Comparator comparing( Function super T, ? extends U> keyExtractor) { Objects.requireNonNull(keyExtractor); return (Comparator & Serializable) (c1, c2) -> keyExtractor.apply(c1).compareTo(keyExtractor.apply(c2)); }
下面是爽快时间
// 使用简短的代码就能实现按对象中某个字段去排序 public static void main(String[] args) { ArrayListtests = new ArrayList () { { this.add(new Test(2, "abc")); this.add(new Test(1, "efg")); } }; // 现在Test实例的id字段排序,再将数组反转,然后再按照name字段排序 Collections.sort(tests, Comparator.comparing(Test::getId) .reversed() .thenComparing(Test::getName)); System.out.println(tests); }
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