Java 8 函数式接口、lambda表达式、方法以及构造器引用

2023-05-04 20:51:38 浏览数 (1)

函数式接口使用背景

我们知道，java是一门面向对象编程语言，java中一切都是面向对象的（除了原始数据类型）。在java中函数(方法)是类/对象的一部分，不能单独存在。而其他一些函数式编程语言如C 、Javascript等语言，可以编写单独的函数并可以直接调用它们。

面向对象并非不好，只是有时候需要编写冗长的代码。举个简单的例子，我们需要创建一个Runnable实例，通常我们会使用匿名内部类如下：

代码语言：javascript复制
Runnable r = new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("My Runnable");
            }};

其实在这段代码中，真实有用的仅仅只是内部的run方法，其他的代码只是java面向对象要求的。

java8函数式接口和lambda表达式可以让我们编写少量代码就能达到上述效果。

java8函数式接口

在java8中，本身只有一个抽象方法的接口即可称之为函数式接口，可以使用@FunctionalInterface注解显示标明接口是函数式接口。这个注解并非必须的，如果加上该注解，则接口若存在多于一个的抽象方法则会提示编译错误。

java8函数式接口的最大好处是可以使用lambda表达式来初始化函数式接口从而避免匿名内部类样式的笨重写法。

java8的集合API已经重写了，并且引进了使用很多的函数式接口的新的流式API。在java.util.function包下定义了很多函数式接口如：Consumer、Supplier、Function 和Predicate。

lambda表达式

通过lambda表达式我们可以将函数式编程在java的面向对象中形象化。 对象是java语言的基本，我们不可能离开对象单独去使用方法，这也是为什么java提供lambda表达式仅仅能使用函数式接口的原因。

如果只有一个抽象方法，那么使用lambda表达式就不会存在困惑了。 lambda表达式的签名： * (argument1, argument2,…) -> (body) *

  • * (argument1, argument2,…)*表示方法签名，argument1, argument2,…是参数列表
  • * -> * 是箭头，指向方法体
  • (body) 是方法体，可以使用{}包裹代码块来表示
  • 如果是无参方法，则方法签名可以使用 ()
  • 如果只有一个参数的话，()可以省略

前面创建Runnable实例的代码可以使用lambda表达式实现：

代码语言：javascript复制
Runnable r1 = () -> System.out.println("My Runnable");

解释下这段代码：

  • Runnable 是一个函数式接口，所以我们可以使用lambda表达式创建它的实例
  • 因为 run()方法咩有参数，所以我们的lambda表达式也没有参数
  • 就像if-else语句一样，如果只有一行代码的话我们可以省去{}符号了。

为什么要使用lambda表达式

减少代码量
代码语言：javascript复制
使用匿名内部类和lambda表达式的代码量区分已经很明显了
支持连续地、并行地执行
代码语言：javascript复制
lambda的另外一个好处就是我们可以使用流式API连续并行地执行程序。
为了说明这点，我们举个例子。判断一个数是不是质数：
这段代码不是最优的，但是可以达到目的：
代码语言：javascript复制
private static boolean isPrime(int number) {        
    if(number < 2) return false;
    for(int i=2; i<number; i  ){
        if(number % i == 0) return false;
    }
    return true;
}

解决这个问题的代码是连续的，如果给定的数字很大的话很耗时。另外一个缺陷是分支返回太多可读性不好。使用lambda和流式API的写法：

代码语言：javascript复制
private static boolean isPrime(int number) {        
    return number > 1
            && IntStream.range(2, number).noneMatch(
                    index -> number % index == 0);
}

IntStream 是一个自然排好序的元素为原始类型int的支持连续并行执行的流。为了更好阅读，代码可以进一步优化为：

代码语言：javascript复制
private static boolean isPrime(int number) {
    IntPredicate isDivisible = index -> number % index == 0;

    return number > 1
            && IntStream.range(2, number).noneMatch(
                    isDivisible);
}

range(arg1,arg2)方法返回一个IntStream 包含arg1，但是不包含arg2的步长为1的序列。

noneMatch()返回是否没有元素匹配不上给定的预定义条件Predicate。

给方法传递行为action

我们需要对一个list中满足某个条件的元素进行求和。

代码语言：javascript复制
public static int sumWithCondition(List<Integer> numbers, Predicate<Integer> predicate) {
        return numbers.parallelStream()
                .filter(predicate)
                .mapToInt(i -> i)
                .sum();
    }

使用方法如下:

代码语言：javascript复制
//对所有元素求和
sumWithCondition(numbers, n -> true)
//对是偶数的元素求和
sumWithCondition(numbers, i -> i%2==0)
//对所有大于5的元素求和
sumWithCondition(numbers, i -> i>5)
高效率的懒加载

如果我们需要找出3-11之间的最大的奇数，并求出它的平方。

我们可能使用这样的代码：

代码语言：javascript复制
private static int findSquareOfMaxOdd(List<Integer> numbers) {
        int max = 0;
        for (int i : numbers) {
            if (i % 2 != 0 && i > 3 && i < 11 && i > max) {
                max = i;
            }
        }
        return max * max;
    }

上述代码是在一个序列中处理我们可以使用流式API代替：

代码语言：javascript复制
public static int findSquareOfMaxOdd(List<Integer> numbers) {
        return numbers.stream()
                .filter(NumberTest::isOdd)  
                .filter(NumberTest::isGreaterThan3)
                .filter(NumberTest::isLessThan11)
                .max(Comparator.naturalOrder())
                .map(i -> i * i)
                .get();
    }

    public static boolean isOdd(int i) {
        return i % 2 != 0;
    }

    public static boolean isGreaterThan3(int i){
        return i > 3;
    }

    public static boolean isLessThan11(int i){
        return i < 11;
    }

冒号表达式是方法的引用，NumberTest::isOdd 是 (i) -> isOdd(i) 或者 i -> NumberTest.isOdd (i) 的缩写。

更多的lambda表达式示例

代码语言：javascript复制
() -> {}                     // 无参无方法体

() -> 42                     // 无参有方法体
() -> null                   // 无参有方法体
() -> { return 42; }         // 无参，代码块中返回结果
() -> { System.gc(); }       // 

// 复杂的代码块
() -> {
  if (true) return 10;
  else {
    int result = 15;
    for (int i = 1; i < 10; i  )
      result *= i;
    return result;
  }
}                          

(int x) -> x 1             // 单个的声明类型的参数
(int x) -> { return x 1; } // 
(x) -> x 1                 // 单个参数，单条代码同上
x -> x 1                   // 同上

(String s) -> s.length()   // 
(Thread t) -> { t.start(); } // 
s -> s.length()              // 单个的编译器可以推断的类型参数
t -> { t.start(); }          // 单个的编译器可以推断的类型参数

(int x, int y) -> x y      // 多个的声明类型的参数
(x,y) -> x y               // 多个的可以推断的类型参数
(x, final y) -> x y        // 错误。不能修改final变量y
(x, int y) -> x y          // 错误，无法推断混合类型

方法、构造器引用

java8可以使用冒号表达式来引用方法：

代码语言：javascript复制
System::getProperty
System.out::println
"abc"::length
ArrayList::new
int[]::new
java lambda 对象 函数 接口

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