Java函數式程式設計和Lambda表達式

文章目錄

• 什麼是函數式程式設計
• Lambda表達式
• @FunctionalInterface函數式接口
• Lambda表達式的格式
• 方法引用

相信大家都使用過面向對象的程式設計語言，面向對象程式設計是對資料進

行抽象，而函數式程式設計是對行為進行抽象。函數式程式設計讓程式員能夠寫出更加容易閱讀的代碼。那什麼時候函數式程式設計呢？

函數式程式設計是一種程式設計的方法論，主要是将行為編寫成一個個的函數。

什麼是函數？

函數就是對輸入的值進行處理，傳回另外的值。

在Java 8 中引入的Labmda表達式是函數式程式設計的一種實作。

什麼是Lambda表達式呢？我們舉個例子

下面的代碼如果使用Java 7 的話應該這樣寫：

//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);
         }
      });
   }
           

代碼裡面需要實作一個匿名類，看起來是不是很複雜？ 下面我們用java 8 的lambda表達式将其改寫：

//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方法的實作。

這裡我們使用了Lambda表達式替換了Comparator的匿名類。為什麼可以這樣做？什麼樣的匿名類才能被Lambda表達式替換呢？ 這裡我們引入一個概念，叫做函數式接口。

Lambda表達式需要一個函數式接口作為其對應類型，而它的方法體就是函數接口的實作。每一個該接口類型的Lambda表達式都會被比對到該接口的抽象方法。

所謂函數是接口是指包括如下特征的接口：

• 接口有且僅有一個抽象方法
• 接口允許定義靜态方法
• 接口允許定義預設方法
• 接口允許java.lang.Object中的public方法

我們看一下上面的Comparator的實作：

@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) {
...
    }
}
           

我們可以看到Comparator接口裡面有static方法，有default方法，有一個來自Object的boolean equals(Object obj);有一個需要實作的抽象方法int compare(T o1, T o2)

default方法是java 8添加的最新的關鍵詞，表示實作這個接口的類如果不自己實作這個方法，那麼就用接口自己的吧，其作用主要是向下相容。

JDK自帶了一些有用的函數式接口：

• 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

一般來說Lambda的表達式是這樣的格式：

parameter -> expression body

檢視下面的代碼：

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;
    }
           

上面是我們經常在Lambda中使用的幾種格式。

• 不包含參數的格式

  Runnable noArguments = () -> System.out.println(“Hello World”);

• 隻包含一個參數，并可以省略括号

  ActionListener oneArgument = event -> System.out.println(“button clicked”);

• Lambda的主體是一段代碼塊

  Runnable multiStatement = () -> {

  System.out.print(“Hello”);

  System.out.println(" World");

  };

• 多個參數

  BinaryOperator add = (x, y) -> x + y;

• 顯式指定參數的類型

  BinaryOperator addExplicit = (Long x, Long y) -> x + y;

所有Lambda 表達式中的參數類型都是由編譯器推斷得出的。如果編譯器無法推斷你的參數類型，則需要手動指定。

在第一個例子中我們講到了如下的Lambda表達式：

Collections.sort(names, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));
           

其中(s1, s2) -> s1.compareTo(s2) 表示的是兩個字元串的比較，調用了String類的compareTo方法。為了更簡潔的表示業務邏輯，可以是用方法引用來替換Lambda表達式。

Collections.sort(names, String::compareTo);
           

這樣比原來的代碼更短，而且更加簡潔。

有三種方法可以被引用：

• 靜态方法
• 執行個體方法
• 使用new的構造函數方法如：(TreeSet::new)

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