了解这几个函数式接口为学习steam流做准备
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();
}
@FunctionalInterface注解
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。
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!"));
}
}
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。
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。
体验Lambda的更优写法
使用Lambda必然需要一个函数式接口:
然后对 log 方法进行改造:
@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。
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。
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。
public class Demo08Supplier {
private static String getString(Supplier<String> function) {
return function.get();
}
public static void main(String[] args) {
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
System.out.println(getString(() ‐> msgA + msgB));
}
}
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 Demo09Consumer {
private static void consumeString(Consumer<String> function) {
function.accept("Hello");
}
public static void main(String[] args) {
consumeString(s ‐> System.out.println(s));
}
}
当然,更好的写法是使用方法引用。
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mo默认方法 andThen
。
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 Demo10ConsumerAndThen {
private static void consumeString(Consumer<String> one, Consumer<String> two) {
one.andThen(two).accept("Hello");
}
public static void main(String[] args) {
consumeString(
s ‐> System.out.println(s.toUpperCase()),
s ‐> System.out.println(s.toLowerCase()));
}
}
运行结果将会首先打印完全大写的HELLO,然后打印完全小写的hello。当然,通过链式写法可以实现更多步骤的
组合。
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)
。用于条件判断的场景:
public class Demo15PredicateTest {
private static void method(Predicate<String> predicate) {
boolean veryLong = predicate.test("HelloWorld"); System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> s.length() > 5);
}
}
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,可以使用默认方法 and
。其JDK源码为:
default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) ‐> test(t) && other.test(t);
}
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);
}
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 Demo17PredicateNegate {
private static void method(Predicate<String> predicate) {
boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWorld");
System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> s.length() < 5);
}
}
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 Demo11FunctionApply {
private static void method(Function<String, Integer> function) {
int num = function.apply("10");
System.out.println(num + 20);
}
public static void main(String[] args) {
method(s ‐> Integer.parseInt(s));
}
}
当然,最好是通过方法引用的写法。
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:
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 Demo12FunctionAndThen {
private static void method(Function<String, Integer> one, Function<Integer, Integer> two) {
int num = one.andThen(two).apply("10");
System.out.println(num + 20);
}
public static void main(String[] args) {
method(str‐>Integer.parseInt(str)+10, i ‐> i *= 10);
}
}
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。