深入淺出講解Java8函數(shù)式編程
什么是函數(shù)式編程
函數(shù)式編程就是一種抽象程度很高的編程范式,純粹的函數(shù)式編程語(yǔ)言編寫(xiě)的函數(shù)沒(méi)有變量,因此,任意一個(gè)函數(shù),只要輸入是確定的,輸出就是確定的,這種純函數(shù)我們稱之為沒(méi)有副作用。而允許使用變量的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,由于函數(shù)內(nèi)部的變量狀態(tài)不確定,同樣的輸入,可能得到不同的輸出,因此,這種函數(shù)是有副作用的。 函數(shù)式編程的一個(gè)特點(diǎn)就是,允許把函數(shù)本身作為參數(shù)傳入另一個(gè)函數(shù),還允許返回一個(gè)函數(shù)! 函數(shù)式編程最早是數(shù)學(xué)家阿隆佐·邱奇研究的一套函數(shù)變換邏輯,又稱Lambda Calculus(λ-Calculus),所以也經(jīng)常把函數(shù)式編程稱為L(zhǎng)ambda計(jì)算。
Java8內(nèi)置了一些常用的方法接口FunctionalInterface
這種接口只定義了一個(gè)抽象方法,并且用@FunctionalInterface注解標(biāo)記,如Predicate,Consumer,Function,Supplier,Comparator等等,這些都屬于java.util.function包中
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
boolean test(T t);
}
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
void accept(T t);
}
// 省略不貼了他們的特點(diǎn)是定義了函數(shù)的入?yún)⒁约胺祷刂担?dāng)使用時(shí)傳入滿足函數(shù)接口定義的表達(dá)式,即可通過(guò)編譯器檢查,下面會(huì)介紹函數(shù)接口和對(duì)應(yīng)的4種使用方式
通過(guò)一個(gè)示例來(lái)看看使用函數(shù)式和不使用的區(qū)別,需求是要有一個(gè)函數(shù),傳入一個(gè)List<Integer>,篩選出單數(shù)的項(xiàng),另一個(gè)則篩選出雙數(shù)的項(xiàng),先看看不使用函數(shù)式的寫(xiě)法
// 篩選出單數(shù)的方法
public static List<Integer> filterSingular(List<Integer> list) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
for (Integer item : list) {
if (item % 2 != 0) {
result.add(item);
}
}
return result;
}
// 篩選出雙數(shù)的方法
public static List<Integer> filterEven(List<Integer> list) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
for (Integer item : list) {
if (item % 2 == 0) {
result.add(item);
}
}
return result;
}定義方法后調(diào)用,預(yù)期效果輸出[1,3,5,7]和[2,4,5]
List<Integer> targetList = new ArrayList<Integer>() {
{
this.add(1);
this.add(2);
this.add(3);
this.add(4);
this.add(5);
this.add(6);
this.add(7);
}
};
List<Integer> singularList = filterSingular(targetList);
List<Integer> evenList = filterEven(targetList);
System.out.println(singularList);
System.out.println(evenList);但其實(shí)這兩個(gè)篩選函數(shù),唯一區(qū)別只是判斷條件的不同,這時(shí)候就可以將這個(gè)條件抽象成一個(gè)函數(shù)接口去編寫(xiě),Predicate接口的test定義文章開(kāi)頭就有,傳入一個(gè)泛型類型,返回一個(gè)boolean,改寫(xiě)下filter的代碼
public static List<Integer> filter(List<Integer> list,Predicate<Integer> predicate) {
List<Integer> result = new ArrayList<>();
for (Integer item : list) {
if (predicate.test(item)) {
result.add(item);
}
}
return result;
}將函數(shù)改造成了除了傳入目前List外,還要傳入一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Predicate接口的實(shí)例對(duì)象,只需要傳入滿足函數(shù)定義入?yún)⒑统鰠ⅲ湍芡ㄟ^(guò)編譯,下面介紹4種這個(gè)函數(shù)的使用方式
- 使用傳統(tǒng)的匿名內(nèi)部類,在java8之前只能這么操作
List<Integer> singularList = filter(targetList, new Predicate<Integer>() {
@Override
public boolean test(Integer integer) {
return integer % 2 != 0;
}
});
System.out.println(singularList);- 使用lambda表達(dá)式格式如下()->{},()的是方法列表,->{}是方法體,由于目前只有一個(gè)參數(shù),并且參數(shù)類型是可以推斷出來(lái)的,所以類型和()可以不寫(xiě),方法體只有一句,{}也可以不寫(xiě),不推薦在方法體中寫(xiě)過(guò)長(zhǎng)的代碼,應(yīng)保證可讀性
List<Integer> singularList2 = filter(targetList, integer -> integer % 2 != 0);
// 下面是完整寫(xiě)法
// List<Integer> singularList3 = filter(targetList, (Integer integer) -> {
// return integer % 2 != 0;
// });可以使用的原因,lambda表達(dá)式滿足傳入Integer返回一個(gè)boolean的抽象操作,可以自動(dòng)轉(zhuǎn)化為函數(shù)接口
- 靜態(tài)方法引用,這里定義了一個(gè)靜態(tài)方法,也可以自動(dòng)的轉(zhuǎn)化為函數(shù)接口,使用時(shí)需要用雙冒號(hào)語(yǔ)法
private static boolean integerWithSingular (Integer haha){
return haha % 2 != 0;
}使用靜態(tài)方法引用,Cn是所在類名,這種方式對(duì)比lambda表達(dá)式可以讓可讀性進(jìn)一步提高,因?yàn)榉椒ㄓ忻郑梢酝ㄟ^(guò)名字去判斷在執(zhí)行什么操作,并且更適合編寫(xiě)更多的邏輯
List<Integer> singularList3 = filter(targetList, Cn::integerWithSingular);
- 實(shí)例方法,因?yàn)槿魏螌?shí)例方法,第一個(gè)參數(shù)永遠(yuǎn)都是一個(gè)隱藏的指針this指向當(dāng)前實(shí)例,由于上面例子泛型傳入的是Integer類型,需要改寫(xiě)下預(yù)期才能演示,先聲明一個(gè)類,并且有一個(gè)實(shí)例方法是完成傳入Test類型返回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;
}
}將filter函數(shù)的Integer類型全換成Test類型
public static List<Test> filter(List<Test> list, Predicate<Test> predicate) {
List<Test> result = new ArrayList<>();
for (Test item : list) {
if (predicate.test(item)) {
result.add(item);
}
}
return result;
}下面的調(diào)用中,傳入類名::實(shí)例方法名實(shí)現(xiàn)的效果是等價(jià)的
ArrayList<Test> targetList = new ArrayList<Test>() {
{
this.add(new Test(1));
this.add(new Test(2));
}
};
filter(targetList,Test::integerWithSingular);任何只包含一個(gè)抽象方法的接口都可以被自動(dòng)轉(zhuǎn)換成函數(shù)接口,自己定義的接口沒(méi)有標(biāo)注@FunctionalInterface標(biāo)注也可以
用的比較多的函數(shù)接口
- Consumer 輸入一個(gè)對(duì)象,輸出是空的,相當(dāng)于消費(fèi)掉傳入的對(duì)象,ArrayList的forEach方法使用了Consumer
// ArrayList的forEach方法源碼
@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更加接近于函數(shù)的定義,用于將一個(gè)類型變換成另一個(gè)類型,如數(shù)學(xué)中的函數(shù)把X變成Y,函數(shù)接口的定義如下,還是以剛才編寫(xiě)的Test類為理解,再編寫(xiě)一個(gè)map方法
public static String map(Test test, Function<Test, String> function) {
return function.apply(test);
}只要滿足傳入一個(gè)Test類型,返回一個(gè)String類型的東西都可以被自動(dòng)轉(zhuǎn)換
map(new Test(1),test -> "name");
// 如果Test類型還有一個(gè)屬性為String的name和對(duì)應(yīng)的getter方法,可以寫(xiě)成下面這種實(shí)例方法引用
// map(new Test(2), Test::getName);- Supplier和Consumer是對(duì)立者,Consumer消費(fèi),Supplier提供,從虛空中提供一個(gè)東西
public static Object create(Supplier<Object> supplier){
return supplier.get();
}只要滿足憑空冒出一個(gè)東西的條件即可
create(Object::new);
// new的作用也是從虛無(wú)創(chuàng)造出一個(gè)對(duì)象,所以可以這么寫(xiě)
create(() -> "supplier");
create(() -> new Test(1));最后再介紹函數(shù)式編程在排序中的使用
// Collections.sort的靜態(tài)方法定義
public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
list.sort(c);
}
// Comparator.comparing的靜態(tài)方法定義
// 理解成需要傳入一個(gè)T類型映射到U類型的形式即可
// 對(duì)應(yīng)著示例就是傳入一個(gè)Test,返回一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Comparable接口的對(duì)象(如Integer,String...)
public static <T, U extends Comparable<? super U>> Comparator<T> comparing(
Function<? super T, ? extends U> keyExtractor)
{
Objects.requireNonNull(keyExtractor);
return (Comparator<T> & Serializable)
(c1, c2) -> keyExtractor.apply(c1).compareTo(keyExtractor.apply(c2));
}下面是爽快時(shí)間
// 使用簡(jiǎn)短的代碼就能實(shí)現(xiàn)按對(duì)象中某個(gè)字段去排序
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Test> tests = new ArrayList<Test>() {
{
this.add(new Test(2, "abc"));
this.add(new Test(1, "efg"));
}
};
// 現(xiàn)在Test實(shí)例的id字段排序,再將數(shù)組反轉(zhuǎn),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);
}其他的函數(shù)接口就不再贅述,只要搞懂原理,就能輕松上手使用
總結(jié)
到此這篇關(guān)于Java8函數(shù)式編程的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java8函數(shù)式編程內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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