Java中Supplier和Consumer接口的使用超詳細(xì)教程
更新時(shí)間：2025年08月07日 12:08:20 作者：剽悍一小兔
文章闡述了Java8中Supplier與Consumer函數(shù)式接口的設(shè)計(jì)理念及應(yīng)用價(jià)值,強(qiáng)調(diào)其通過封裝數(shù)據(jù)供給與消費(fèi)邏輯,提升代碼靈活性與可維護(hù)性,對比傳統(tǒng)匿名內(nèi)部類展現(xiàn)簡潔優(yōu)勢,并在策略、觀察者等設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)高效應(yīng)用,為函數(shù)式編程提供標(biāo)準(zhǔn)化工具,感興趣的朋友跟隨小編一起看看吧
一、背景
1. 概述
Java 8 引入的函數(shù)式接口（Functional Interface）為編程范式帶來了革命性突破，其中 Supplier 與 Consumer 作為基礎(chǔ)且高頻使用的接口，在函數(shù)式編程模型中占據(jù)核心地位。理解二者的設(shè)計(jì)理念與應(yīng)用場景，是提升代碼質(zhì)量、優(yōu)化編程效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
函數(shù)式接口的引入使 Java 具備了更靈活的抽象能力，Supplier 與 Consumer 分別封裝了"數(shù)據(jù)供給"與"數(shù)據(jù)消費(fèi)"的核心邏輯，為數(shù)據(jù)處理流程的解耦提供了標(biāo)準(zhǔn)化方案，極大增強(qiáng)了代碼的可讀性與可維護(hù)性。
2. 概念類比
從抽象設(shè)計(jì)角度，可將 Supplier 與 Consumer 類比為"數(shù)據(jù)處理流水線"的兩個核心節(jié)點(diǎn)：
- Supplier 作為數(shù)據(jù)生產(chǎn)者，類似于工廠的原料輸出端，無需外部輸入即可生成指定類型的數(shù)據(jù)，其核心職責(zé)是"提供結(jié)果"，不依賴外部狀態(tài)，也不關(guān)心數(shù)據(jù)的后續(xù)用途。
- Consumer 作為數(shù)據(jù)消費(fèi)者，類似于流水線的加工環(huán)節(jié)，接收指定類型的輸入數(shù)據(jù)并執(zhí)行處理邏輯，其核心特征是"無返回值"，通過副作用（Side-effect）完成狀態(tài)變更或外部交互。
這種生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型在計(jì)算機(jī)科學(xué)中廣泛存在，Java 8 通過函數(shù)式接口將其標(biāo)準(zhǔn)化，使開發(fā)者能夠以更簡潔的方式表達(dá)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)邏輯。
二、Supplier 接口
Supplier 接口是一個無輸入?yún)?shù)、有返回值的函數(shù)式接口，用于表示"供給型"操作。其設(shè)計(jì)理念是封裝一個可延遲執(zhí)行的計(jì)算邏輯，在需要時(shí)通過調(diào)用 get() 方法獲取結(jié)果。
1. 接口定義
package java.util.function;
/**
* 表示結(jié)果的供給者。
* 每次調(diào)用時(shí)不要求返回新的或不同的結(jié)果。
* 這是一個函數(shù)式接口，其函數(shù)方法為 {@link #get()}。
*
* @param <T> 此供給者提供的結(jié)果類型
* @since 1.8
*/
@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
/**
* 獲取結(jié)果。
*
* @return 結(jié)果
*/
T get();
}接口特性分析：
- 注解
@FunctionalInterface表明其為函數(shù)式接口，僅包含一個抽象方法get() - 泛型參數(shù)
<T>定義了返回結(jié)果的類型 - 方法
get()無參數(shù)，返回類型為<T>，無checked異常聲明
2. 典型應(yīng)用場景
場景一：延遲初始化
利用 Supplier 的延遲執(zhí)行特性，可實(shí)現(xiàn)對象的按需創(chuàng)建，優(yōu)化資源占用：
public class LazyInitializationExample {
// 存儲已初始化的對象
private HeavyObject heavyObject;
// 提供對象的Supplier
private final Supplier<HeavyObject> heavyObjectSupplier = () -> new HeavyObject();
// 延遲獲取對象
public HeavyObject getHeavyObject() {
if (heavyObject == null) {
// 僅在首次調(diào)用時(shí)初始化
heavyObject = heavyObjectSupplier.get();
}
return heavyObject;
}
// 模擬重量級對象
static class HeavyObject {
public HeavyObject() {
// 模擬耗時(shí)初始化過程
System.out.println("HeavyObject initialized");
}
}
}場景二：隨機(jī)數(shù)據(jù)生成
封裝隨機(jī)數(shù)生成邏輯，便于在流處理中復(fù)用：
import java.util.Random;
import java.util.function.Supplier;
import java.util.stream.Stream;
public class RandomDataGenerator {
// 生成隨機(jī)整數(shù)的Supplier
private static final Supplier<Integer> RANDOM_INTEGER_SUPPLIER =
() -> new Random().nextInt(100);
public static void main(String[] args) {
// 生成包含5個隨機(jī)數(shù)的流并打印
Stream.generate(RANDOM_INTEGER_SUPPLIER)
.limit(5)
.forEach(System.out::println);
}
}場景三：策略化數(shù)據(jù)提供
通過不同的 Supplier 實(shí)現(xiàn)，可動態(tài)切換數(shù)據(jù)來源：
import java.util.function.Supplier;
public class DataProvider {
// 可配置的數(shù)據(jù)源
private Supplier<String> dataSupplier;
// 構(gòu)造函數(shù)注入數(shù)據(jù)源
public DataProvider(Supplier<String> dataSupplier) {
this.dataSupplier = dataSupplier;
}
// 獲取數(shù)據(jù)
public String fetchData() {
return dataSupplier.get();
}
public static void main(String[] args) {
// 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源
Supplier<String> dbSupplier = () -> "Data from Database";
// 緩存數(shù)據(jù)源
Supplier<String> cacheSupplier = () -> "Data from Cache";
DataProvider provider = new DataProvider(dbSupplier);
System.out.println(provider.fetchData()); // 輸出：Data from Database
// 切換為緩存數(shù)據(jù)源
provider = new DataProvider(cacheSupplier);
System.out.println(provider.fetchData()); // 輸出：Data from Cache
}
}三、Consumer 接口
Consumer 接口是一個單輸入?yún)?shù)、無返回值的函數(shù)式接口，用于表示"消費(fèi)型"操作。其核心職責(zé)是接收數(shù)據(jù)并執(zhí)行處理邏輯，通常通過副作用完成狀態(tài)變更。
1. 接口定義
package java.util.function;
import java.util.Objects;
/**
* 表示接受單個輸入?yún)?shù)且不返回結(jié)果的操作。
* 與其他大多數(shù)函數(shù)式接口不同，Consumer 預(yù)期通過副作用操作。
* 這是一個函數(shù)式接口，其函數(shù)方法為 {@link #accept(Object)}。
*
* @param <T> 操作的輸入類型
* @since 1.8
*/
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
/**
* 對給定的參數(shù)執(zhí)行此操作。
*
* @param t 輸入?yún)?shù)
*/
void accept(T t);
/**
* 返回一個組合的 Consumer，先執(zhí)行此操作，然后執(zhí)行 after 操作。
* 如果執(zhí)行任一操作拋出異常，它將被傳遞給組合操作的調(diào)用者。
* 如果執(zhí)行此操作拋出異常，則 after 操作將不執(zhí)行。
*
* @param after 此操作之后執(zhí)行的操作
* @return 一個組合的 Consumer，依次執(zhí)行此操作和 after 操作
* @throws NullPointerException 如果 after 為 null
*/
default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
}
}接口特性分析：
- 抽象方法
accept(T t)接收泛型<T>類型參數(shù)，返回值為 void - 默認(rèn)方法
andThen(Consumer)支持 Consumer 的鏈?zhǔn)浇M合，實(shí)現(xiàn)操作序列 - 設(shè)計(jì)意圖明確：通過副作用（如修改外部狀態(tài)、IO操作）完成數(shù)據(jù)處理
2. 典型應(yīng)用場景
場景一：數(shù)據(jù)處理與輸出
封裝數(shù)據(jù)處理邏輯，實(shí)現(xiàn)打印、存儲等操作：
import java.util.function.Consumer;
public class DataProcessor {
// 打印字符串的Consumer
private static final Consumer<String> PRINT_CONSUMER = System.out::println;
// 格式化并打印字符串的Consumer
private static final Consumer<String> FORMAT_CONSUMER = s ->
System.out.println("Formatted: " + s.toUpperCase());
public static void main(String[] args) {
String data = "hello world";
// 直接打印
PRINT_CONSUMER.accept(data); // 輸出：hello world
// 格式化后打印
FORMAT_CONSUMER.accept(data); // 輸出：Formatted: HELLO WORLD
// 組合操作：先打印原始數(shù)據(jù)，再打印格式化數(shù)據(jù)
PRINT_CONSUMER.andThen(FORMAT_CONSUMER).accept(data);
// 輸出：
// hello world
// Formatted: HELLO WORLD
}
}場景二：集合元素批量處理
結(jié)合集合框架的 forEach 方法，實(shí)現(xiàn)元素的批量處理：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Consumer;
public class CollectionProcessor {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
// 打印數(shù)字的Consumer
Consumer<Integer> printConsumer = n -> System.out.print(n + " ");
// 計(jì)算平方并打印的Consumer
Consumer<Integer> squareConsumer = n -> System.out.print(n * n + " ");
System.out.println("原始數(shù)字:");
numbers.forEach(printConsumer); // 輸出：1 2 3 4 5
System.out.println("\n平方值:");
numbers.forEach(squareConsumer); // 輸出：1 4 9 16 25
}
}場景三：對象屬性修改
通過 Consumer 封裝對象修改邏輯，實(shí)現(xiàn)靈活的狀態(tài)更新：
import java.util.function.Consumer;
public class UserManager {
static class User {
private String name;
private int age;
public User(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() { return name; }
public int getAge() { return age; }
public void setName(String name) { this.name = name; }
public void setAge(int age) { this.age = age; }
@Override
public String toString() {
return "User{name='" + name + "', age=" + age + "}";
}
}
public static void main(String[] args) {
User user = new User("張三", 20);
// 修改姓名的Consumer
Consumer<User> nameUpdater = u -> u.setName("李四");
// 增加年齡的Consumer
Consumer<User> ageUpdater = u -> u.setAge(u.getAge() + 5);
// 組合操作：先修改姓名，再增加年齡
Consumer<User> userUpdater = nameUpdater.andThen(ageUpdater);
userUpdater.accept(user);
System.out.println(user); // 輸出：User{name='李四', age=25}
}
}四、Supplier 與 Consumer 的對比分析
| 維度 | Supplier | Consumer |
|---|---|---|
| 核心職責(zé) | 提供數(shù)據(jù)（生產(chǎn)者） | 處理數(shù)據(jù)（消費(fèi)者） |
| 方法簽名 | T get() | void accept(T t) |
| 輸入?yún)?shù) | 無 | 1個（T類型） |
| 返回值 | T類型結(jié)果 | 無（void） |
| 典型應(yīng)用 | 延遲初始化、隨機(jī)數(shù)生成、數(shù)據(jù)源提供 | 數(shù)據(jù)打印、屬性修改、批量處理 |
| 設(shè)計(jì)意圖 | 封裝無參計(jì)算邏輯，強(qiáng)調(diào)結(jié)果產(chǎn)出 | 封裝單參處理邏輯，強(qiáng)調(diào)副作用操作 |
| 組合能力 | 無默認(rèn)組合方法 | 支持 andThen() 鏈?zhǔn)浇M合 |
| 線程安全性 | 通常無副作用，線程安全風(fēng)險(xiǎn)低 | 常涉及狀態(tài)修改，需關(guān)注線程安全 |
五、與匿名內(nèi)部類的對比
在 Java 8 之前，類似功能需通過匿名內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)，函數(shù)式接口結(jié)合 Lambda 表達(dá)式大幅簡化了代碼：
| 實(shí)現(xiàn)方式 | Supplier 實(shí)現(xiàn)示例 | Consumer 實(shí)現(xiàn)示例 |
|---|---|---|
| 匿名內(nèi)部類 | java Supplier<String> supplier = new Supplier<String>() { @Override public String get() { return "data"; } }; | java Consumer<String> consumer = new Consumer<String>() { @Override public void accept(String s) { System.out.println(s); } }; |
| Lambda 表達(dá)式 | java Supplier<String> supplier = () -> "data"; | java Consumer<String> consumer = s -> System.out.println(s); |
| 方法引用 | java Supplier<LocalDate> supplier = LocalDate::now; | java Consumer<String> consumer = System.out::println; |
優(yōu)勢對比：
- 代碼量減少 60% 以上，邏輯表達(dá)更直接
- 消除模板代碼，聚焦核心業(yè)務(wù)邏輯
- 支持函數(shù)組合，提升代碼靈活性
六、在設(shè)計(jì)模式中的應(yīng)用
1. 策略模式
Supplier 與 Consumer 可作為策略接口，簡化策略模式實(shí)現(xiàn)：
import java.util.function.Supplier;
// 訂單價(jià)格計(jì)算策略
public class PriceCalculator {
// 基礎(chǔ)價(jià)格供給策略
private final Supplier<Double> basePriceSupplier;
// 折扣計(jì)算策略
private final Consumer<Double> discountConsumer;
public PriceCalculator(Supplier<Double> basePriceSupplier,
Consumer<Double> discountConsumer) {
this.basePriceSupplier = basePriceSupplier;
this.discountConsumer = discountConsumer;
}
public void calculate() {
double basePrice = basePriceSupplier.get();
discountConsumer.accept(basePrice);
}
public static void main(String[] args) {
// 普通用戶策略
PriceCalculator regularCalc = new PriceCalculator(
() -> 100.0, // 基礎(chǔ)價(jià)格100
price -> System.out.println("普通價(jià): " + price)
);
// VIP用戶策略
PriceCalculator vipCalc = new PriceCalculator(
() -> 100.0, // 基礎(chǔ)價(jià)格100
price -> System.out.println("VIP價(jià): " + price * 0.8) // 8折
);
regularCalc.calculate(); // 輸出：普通價(jià): 100.0
vipCalc.calculate(); // 輸出：VIP價(jià): 80.0
}
}2. 觀察者模式
Consumer 可作為事件處理器，簡化觀察者注冊：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.function.Consumer;
// 事件發(fā)布者
public class EventPublisher<T> {
private final List<Consumer<T>> listeners = new ArrayList<>();
// 注冊觀察者（Consumer作為事件處理器）
public void register(Consumer<T> listener) {
listeners.add(listener);
}
// 發(fā)布事件
public void publish(T event) {
listeners.forEach(listener -> listener.accept(event));
}
public static void main(String[] args) {
EventPublisher<String> publisher = new EventPublisher<>();
// 注冊日志記錄處理器
publisher.register(event -> System.out.println("Log: " + event));
// 注冊告警處理器
publisher.register(event -> {
if (event.contains("error")) {
System.out.println("Alert: " + event);
}
});
publisher.publish("system started");
publisher.publish("error occurred");
}
}3. 適配器模式
通過函數(shù)式接口適配新舊API：
// 舊系統(tǒng)接口
public class LegacyService {
public String fetchData() {
return "legacy data";
}
}
// 適配為Supplier接口
public class LegacyAdapter implements Supplier<String> {
private final LegacyService legacyService;
public LegacyAdapter(LegacyService legacyService) {
this.legacyService = legacyService;
}
@Override
public String get() {
return legacyService.fetchData();
}
}
// 新系統(tǒng)使用適配器
public class NewSystem {
public void process(Supplier<String> dataSupplier) {
String data = dataSupplier.get();
System.out.println("Processing: " + data);
}
public static void main(String[] args) {
NewSystem system = new NewSystem();
LegacyService legacyService = new LegacyService();
// 通過適配器使用舊系統(tǒng)
system.process(new LegacyAdapter(legacyService));
}
}七、實(shí)際業(yè)務(wù)場景應(yīng)用
1. 電商系統(tǒng)中的應(yīng)用
場景一：訂單處理流程
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Supplier;
// 訂單實(shí)體
class Order {
private String orderId;
private List<String> products;
private double totalAmount;
// 構(gòu)造器、getter、setter省略
}
// 訂單服務(wù)
public class OrderService {
// 生成訂單號的Supplier
private static final Supplier<String> ORDER_ID_SUPPLIER =
() -> "ORD-" + System.currentTimeMillis();
// 訂單驗(yàn)證Consumer
private static final Consumer<Order> VALIDATE_CONSUMER = order -> {
if (order.getProducts().isEmpty()) {
throw new IllegalArgumentException("訂單商品不能為空");
}
if (order.getTotalAmount() <= 0) {
throw new IllegalArgumentException("訂單金額必須為正數(shù)");
}
};
// 訂單保存Consumer
private static final Consumer<Order> SAVE_CONSUMER = order -> {
System.out.println("保存訂單到數(shù)據(jù)庫: " + order.getOrderId());
// 實(shí)際保存邏輯
};
// 發(fā)送通知Consumer
private static final Consumer<Order> NOTIFY_CONSUMER = order -> {
System.out.println("向用戶發(fā)送訂單通知: " + order.getOrderId());
// 實(shí)際通知邏輯
};到此這篇關(guān)于Java的Supplier和Consumer接口的使用超詳細(xì)教程的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java Supplier和Consumer接口內(nèi)容請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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