【Java】23 函数式编程

函数式接口(Functional Interface)是 JDK 1.8 对一类特殊类型的接口的称呼。 这类接口有且仅有一个抽象方法，并且这类接口使用了 @FunctionalInterface 进行注解。

1.1 Lambda 表达式

1.1.1 冗余的代码

  当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过java.lang.Runnable接口来定义任务内容，并使用java.lang.Thread类来启动该线程。“一切皆对象”作为指导思想，这种做法没毛病：首先创建一个Runnable接口的匿名内部类对象来指定任务内容，再将其交给一个线程来启动。

public class DemoRunnable {
	public static void main(String[] args) {
    	// 匿名内部类
		new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() { 
				System.out.println("多线程任务执行！");
			}
		}).start(); 
	}
}

我认为目前为止，上述代码已经是极简形式，对上述代码进行分析：

  ♞ Thread类需要Runnable接口作为参数，其中的抽象run方法是用来指定线程任务内容的核心；

  ♞ 为了指定run的方法体，需要Runnable接口的实现类；

  ♞ 此处为了省去定义一个RunnableImpl实现类的麻烦，使用匿名内部类；

  ♞ 重写run方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值再写一遍；

似乎只有方法体才是关键，我们真正希望做的事情是：将run方法体内的代码传递给Thread类知晓。

  在生活中，当我们需要从武汉到深圳时，可以选择高铁、汽车、骑行甚至是徒步。我们的真正目的是到达深圳，而如何才能到达深圳的形式并不重要，比高铁更好的方式——飞机。那么上述代码有没有更简洁的形式? JDK 1.8 中，加入了Lambda表达式的重量级新特性，为我们打开了新世界的大门。

1.1.2 Lambda 更优写法

public class DemoLambdaRunnable {
	public static void main(String[] args) {
		new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行！")).start();
	}
}

上述代码和 1.1.1 的执行效果是完全一样的，可以在 JDK 1.8 或更高的编译级别下通过。从代码中可以看出：省略了我们不需要的东西，以一种极简的形式执行了线程任务。

1.1.3 Lambda 入门

标准格式

  Lambda 省去面向对象的条条框框，格式由 3 部分组成： 一些参数、一个箭头、一段代码，即：(参数类型 参数名称) -> { 代码语句 }。小括号内的语法与传统方法参数列表一致，无参数则留空；多个参数则用逗号分隔。 ->是新引入的语法格式，代表指向动作。大括号内的语法与传统方法体要求基本一致。

示例

首先定义一个接口 Add，提供抽象方法 add( )

public interface Add {
    public abstract int add(int a, int b);
}

然后定义一个方法 show( )，调用抽象方法 add( ) ， 最后将使用 λ 表达式构建的 Add 接口子类对象传递给 show 方法。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        show(2, 3, (int a, int b) -> { return a + b;});
    }

    public static void show(int a, int b, Add add) {
        System.out.println(add.add(a, b));
    }
}

补充：  使用 λ 表达式必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法，且可以根据上下文推导相关信息。  λ 表达式小括号内参数的类型可以省略；如果小括号内有且仅有一个参数，则小括号可以省略；如果大括号内有且仅有一个语句，则无论是否有返回值，都可以省略大括号、return关键字及语句分号。

1.2 函数式接口

  有且仅有一个抽象方法的接口，称为函数式接口。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。

1.2.1 自定义函数式接口

/* 
	@FunctionalInterface
	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，使用起来没有区别。
*/
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionInterface {
	// 有且仅有一个抽象方法的接口
    public abstract int myMethod();
}

1.2.2 常用函数式接口

☞ 【Java】24 常用函数式接口

1.3 函数式编程

1.3.1 Lambda 的延迟执行

public class Demo {
    private static void show(int i, String msg) {
        if (i == 1) {
            System.out.println(msg);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        String msgA = "你好";
        String msgB = "Hello";
        String msgC = "Java";
        
        show(2, msgA + msgB + msgC);
    }
}

  在调用 show( ) 方法时，无论 show( ) 方法方法体是什么，都会将 msgA + msgB + msgC 拼接为一个字符串传递过去，然而参数可能并不满足 show( ) 方法体执行的条件，拼接好的字符串就成了垃圾，此时就造成了性能浪费。Lambda 表达式完美的解决了这一问题，即：延迟执行，也可以认为不使用，不执行。

  如图所示，在不符合条件的情况下，Lambda 表达式将不会执行，从而达到节省性能的效果。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。

1.3.2 Lambda 作为参数和返回值

  Java 中的 Lambda 表达式可以被当作是匿名内部类的替代品。如果方法的参数是一个函数式接口类型，那么就可以使用 Lambda 表达式进行替代。使用 Lambda 表达式作为方法参数，其实就是使用函数式接口作为方法参数。