Java函数式编程和Lambda表达式
什么是函数式编程
相信大家都使用过面向对象的编程语言，面向对象编程是对数据进 行抽象，而函数式编程是对行为进行抽象。函数式编程让程序员能够写出更加容易阅读的代码。那什么时候函数式编程呢？
函数式编程是一种编程的方法论，主要是将行为编写成一个个的函数。
什么是函数？
函数就是对输入的值进行处理，返回另外的值。
Lambda表达式
在Java 8 中引入的Labmda表达式是函数式编程的一种实现。
什么是Lambda表达式呢？我们举个例子
下面的代码如果使用Java 7 的话应该这样写：
//sort using java 7
private void sortUsingJava7(List<String> names){
Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String s1, String s2) {
return s1.compareTo(s2);
}
});
}代码里面需要实现一个匿名类，看起来是不是很复杂？下面我们用java 8 的lambda表达式将其改写：
//sort using java 8
private void sortUsingJava8(List<String> names){
Collections.sort(names, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));
}
}其中(s1, s2) -> s1.compareTo(s2) 是Comparator的compare方法的实现。
这里我们使用了Lambda表达式替换了Comparator的匿名类。为什么可以这样做？什么样的匿名类才能被Lambda表达式替换呢？这里我们引入一个概念，叫做函数式接口。
Lambda表达式需要一个函数式接口作为其对应类型，而它的方法体就是函数接口的实现。每一个该接口类型的Lambda表达式都会被匹配到该接口的抽象方法。
@FunctionalInterface函数式接口
所谓函数是接口是指包括如下特征的接口：
- 接口有且仅有一个抽象方法
- 接口允许定义静态方法
- 接口允许定义默认方法
- 接口允许java.lang.Object中的public方法
我们看一下上面的Comparator的实现：
@FunctionalInterface
public interface Comparator<T> {
int compare(T o1, T o2);
boolean equals(Object obj);
default Comparator<T> reversed() {
return Collections.reverseOrder(this);
}
default Comparator<T> thenComparing(Comparator<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (Comparator<T> & Serializable) (c1, c2) -> {
int res = compare(c1, c2);
return (res != 0) ? res : other.compare(c1, c2);
};
}
default <U> Comparator<T> thenComparing(
Function<? super T, ? extends U> keyExtractor,
Comparator<? super U> keyComparator)
{
return thenComparing(comparing(keyExtractor, keyComparator));
}
default <U extends Comparable<? super U>> Comparator<T> thenComparing(
Function<? super T, ? extends U> keyExtractor)
{
return thenComparing(comparing(keyExtractor));
}
default Comparator<T> thenComparingInt(ToIntFunction<? super T> keyExtractor) {
return thenComparing(comparingInt(keyExtractor));
}
default Comparator<T> thenComparingLong(ToLongFunction<? super T> keyExtractor) {
return thenComparing(comparingLong(keyExtractor));
}
default Comparator<T> thenComparingDouble(ToDoubleFunction<? super T> keyExtractor) {
return thenComparing(comparingDouble(keyExtractor));
}
public static <T extends Comparable<? super T>> Comparator<T> reverseOrder() {
return Collections.reverseOrder();
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public static <T extends Comparable<? super T>> Comparator<T> naturalOrder() {
return (Comparator<T>) Comparators.NaturalOrderComparator.INSTANCE;
}
public static <T> Comparator<T> nullsFirst(Comparator<? super T> comparator) {
return new Comparators.NullComparator<>(true, comparator);
}
public static <T> Comparator<T> nullsLast(Comparator<? super T> comparator) {
...
}
public static <T, U> Comparator<T> comparing(
Function<? super T, ? extends U> keyExtractor,
Comparator<? super U> keyComparator)
{
...
}
public static <T, U extends Comparable<? super U>> Comparator<T> comparing(
Function<? super T, ? extends U> keyExtractor)
{
...
}
public static <T> Comparator<T> comparingInt(ToIntFunction<? super T> keyExtractor) {
...
}
public static <T> Comparator<T> comparingLong(ToLongFunction<? super T> keyExtractor) {
...
}
public static<T> Comparator<T> comparingDouble(ToDoubleFunction<? super T> keyExtractor) {
...
}
}我们可以看到Comparator接口里面有static方法，有default方法，有一个来自Object的boolean equals(Object obj);有一个需要实现的抽象方法int compare(T o1, T o2)
default方法是java 8添加的最新的关键词，表示实现这个接口的类如果不自己实现这个方法，那么就用接口自己的吧，其作用主要是向下兼容。
JDK自带了一些有用的函数式接口：
- java.lang.Runnable,
- java.awt.event.ActionListener,
- java.util.Comparator,
- java.util.concurrent.Callable
- java.util.function包下的接口，如Consumer、Predicate、Supplier等
Lambda表达式的格式
一般来说Lambda的表达式是这样的格式：
parameter -> expression body
查看下面的代码：
public static void main(String[] args) {
Runnable noArguments = () -> System.out.println("Hello World");
ActionListener oneArgument = event -> System.out.println("button clicked");
Runnable multiStatement = () -> {
System.out.print("Hello");
System.out.println(" World");
};
BinaryOperator<Long> add = (x, y) -> x + y;
BinaryOperator<Long> addExplicit = (Long x, Long y) -> x + y;
}上面是我们经常在Lambda中使用的几种格式。
- 不包含参数的格式 Runnable noArguments = () -> System.out.println("Hello World");
- 只包含一个参数，并可以省略括号 ActionListener oneArgument = event -> System.out.println("button clicked");
- Lambda的主体是一段代码块 Runnable multiStatement = () -> { System.out.print("Hello"); System.out.println(" World"); };
- 多个参数 BinaryOperator<Long> add = (x, y) -> x + y;
- 显式指定参数的类型 BinaryOperator<Long> addExplicit = (Long x, Long y) -> x + y;
所有Lambda 表达式中的参数类型都是由编译器推断得出的。如果编译器无法推断你的参数类型，则需要手动指定。
方法引用
在第一个例子中我们讲到了如下的Lambda表达式：
Collections.sort(names, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));其中(s1, s2) -> s1.compareTo(s2) 表示的是两个字符串的比较，调用了String类的compareTo方法。为了更简洁的表示业务逻辑，可以是用方法引用来替换Lambda表达式。
Collections.sort(names, String::compareTo);这样比原来的代码更短，而且更加简洁。
有三种方法可以被引用：
- 静态方法
- 实例方法
- 使用new的构造函数方法如：(TreeSet::new)