java函數式編程入門

之前寫過一篇java8的流操做，人們都說流操做是函數式編程，但函數式編程是什麼呢？

什麼是函數式編程

什麼是函數式編程？它是一種編程範式，即一切都是數學函數。函數式編程語言裏也能夠有對象，但一般這些對象都是恆定不變的 —— 要麼是函數參數，要什麼是函數返回值。函數式編程語言裏沒有 for/next 循環，由於這些邏輯意味着有狀態的改變。相替代的是，這種循環邏輯在函數式編程語言裏是經過遞歸、把函數當成參數傳遞的方式實現的。

函數式編程單看上面的理論無疑是沒法理解的，因此，須要經過它的一些特色來感覺什麼是函數式編程

函數是"第一等公民"

所謂"第一等公民"（first class），指的是函數與其餘數據類型同樣，處於平等地位，能夠賦值給其餘變量，也能夠做爲參數，傳入另外一個函數，或者做爲別的函數的返回值。 舉例來講，下面代碼中的print變量就是一個函數，能夠做爲另外一個函數的參數。

只用"表達式"，不用"語句"

"表達式"（expression）是一個單純的運算過程，老是有返回值；"語句"（statement）是執行某種操做，沒有返回值。函數式編程要求，只使用表達式，不使用語句。也就是說，每一步都是單純的運算，並且都有返回值。

緣由是函數式編程的開發動機，一開始就是爲了處理運算（computation），不考慮系統的讀寫（I/O）。"語句"屬於對系統的讀寫操做，因此就被排斥在外。

固然，實際應用中，不作I/O是不可能的。所以，編程過程當中，函數式編程只要求把I/O限制到最小，不要有沒必要要的讀寫行爲，保持計算過程的單純性。

沒有"反作用"

所謂"反作用"（side effect），指的是函數內部與外部互動（最典型的狀況，就是修改全局變量的值），產生運算之外的其餘結果。

函數式編程強調沒有"反作用"，意味着函數要保持獨立，全部功能就是返回一個新的值，沒有其餘行爲，尤爲是不得修改外部變量的值.

不修改狀態

上一點已經提到，函數式編程只是返回新的值，不修改系統變量。所以，不修改變量，也是它的一個重要特色。

在其餘類型的語言中，變量每每用來保存"狀態"（state）。不修改變量，意味着狀態不能保存在變量中。函數式編程使用參數保存狀態，最好的例子就是遞歸。

引用透明

引用透明（Referential transparency），指的是函數的運行不依賴於外部變量或"狀態"，只依賴於輸入的參數，任什麼時候候只要參數相同，引用函數所獲得的返回值老是相同的。

OO（object oriented，面向對象）是抽象數據，FP（functional programming，函數式編程）是抽象行爲。

在java中，函數式編程是經過lambda表達式實現的。

lambad表達式

基本表達形式以下：

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

Lambda 表達式的基本語法是：

1. 參數。（能夠有多個）
2. 接着 ->，可視爲「產出」。
3. -> 以後的內容都是方法體。

• 當只用一個參數，能夠不須要括號()。 然而，這是一個特例。
• 正常狀況使用括號()包裹參數。 爲了保持一致性，也可使用括號()包裹單個參數，雖然這種狀況並不常見。
• 若是沒有參數，則必須使用括號()表示空參數列表。
• 對於多個參數，將參數列表放在括號()中。
• 方法體的語句超過一句時，須要使用{},並根據狀況看是否須要return

Lambda 表達式產生函數，而不是類。 在 JVM（Java Virtual Machine，Java 虛擬機）上，一切都是一個類，所以在幕後執行各類操做使 Lambda 看起來像函數 —— 但做爲程序員，你能夠高興地僞裝它們「只是函數」。

函數接口

/** 強制 javac 檢查一個接口是否符合函數接口的標準。若是該註釋添加給一個枚舉類型、類或另外一個註釋，或者接口包含不止一個抽象方法，javac 就會報錯 **/
@FunctionalInterface //該註解不是必選項
interface Yunzhi {
//只包含一個抽象方法，稱爲函數式方法。
    String test(String s);
}


public class LambdaExpressions {

    static  Yunzhi yunzhi = x ->"this is  a" +  x ;

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(yunzhi.test("test"));

    }
}

yunzhi其實是實現了Yunzhi的test()，相似上面的這種接口叫函數式接口。

JDK 8 中提供了大量的函數接口，這些接口定義在java.util.function中，所以咱們通常狀況下不需再定義本身的接口，同時，各個接口的做用和名字都是相對應的，因此，瞭解函數式接口的命名模式就是頗有必要的了。

如下是基本命名準則：

1. 若是隻處理對象而非基本類型，名稱則爲Function，Consumer，Predicate等。參數類型經過泛型添加。
2. 若是接收的參數是基本類型，則由名稱的第一部分表示，如LongConsumer，DoubleFunction，IntPredicate等，但基本Supplier類型例外。
3. 若是返回值爲基本類型，則用To表示，如ToLongFunction <T>和IntToLongFunction。
4. 若是返回值類型與參數類型一致，則是一個運算符：單個參數使用UnaryOperator，兩個參數使用BinaryOperator。
5. 若是接收兩個參數且返回值爲布爾值，則是一個謂詞（Predicate）。
6. 若是接收的兩個參數類型不一樣，則名稱中有一個Bi。

下表描述了 java.util.function 中的目標類型（包括例外狀況）：

特徵	數式方法名	示例
無參數； 無返回值	Runnable (java.lang) run()	Runnable
無參數； 返回類型任意	Supplier get() getAs類型()	Supplier<T> BooleanSupplier IntSupplier LongSupplier DoubleSupplier
無參數； 返回類型任意	Callable (java.util.concurrent) call()	Callable<V>
1 參數； 無返回值	Consumer accept()	Consumer<T> IntConsumer LongConsumer DoubleConsumer
2 參數 Consumer	BiConsumer accept()	BiConsumer<T,U>
2 參數 Consumer； 1 引用； 1 基本類型	Obj類型Consumer accept()	ObjIntConsumer<T> ObjLongConsumer<T> ObjDoubleConsumer<T>
1 參數； 返回類型不一樣	Function apply() To類型 和 類型To類型 applyAs類型()	Function<T,R> IntFunction<R> LongFunction<R> DoubleFunction<R> ToIntFunction<T> ToLongFunction<T> ToDoubleFunction<T> IntToLongFunction IntToDoubleFunction LongToIntFunction LongToDoubleFunction DoubleToIntFunction DoubleToLongFunction
1 參數； 返回類型相同	UnaryOperator apply()	UnaryOperator<T> IntUnaryOperator LongUnaryOperator DoubleUnaryOperator
2 參數類型相同； 返回類型相同	BinaryOperator apply()	BinaryOperator<T> IntBinaryOperator LongBinaryOperator DoubleBinaryOperator
2 參數類型相同; 返回整型	Comparator (java.util) compare()	Comparator<T>
2 參數； 返回布爾型	Predicate test()	Predicate<T> BiPredicate<T,U> IntPredicate LongPredicate DoublePredicate
參數基本類型； 返回基本類型	類型To類型Function applyAs類型()	IntToLongFunction IntToDoubleFunction LongToIntFunction LongToDoubleFunction DoubleToIntFunction DoubleToLongFunction
2 參數類型不一樣	Bi操做 (不一樣方法名)	BiFunction<T,U,R> BiConsumer<T,U> BiPredicate<T,U> ToIntBiFunction<T,U> ToLongBiFunction<T,U> ToDoubleBiFunction<T>

其中最經常使用的是：

接下來實際的看看如何使用這些接口

class Foo {}

class Bar {
    Foo f;
    Bar(Foo f) { this.f = f; }
}

public class FunctionVariants {
    static Function<Foo, Bar> f1 = f -> new Bar(f);

    public static void main(String[] args) {
        Bar b = f1.apply(new Foo());
    }
}

學到這裏才忽然發現，雖然之前徹底不知道函數接口這個東西，但實際上卻已經在使用他了，好比Comparator普遍的運用在各類比較當中，pridect也在spring的綜合查詢中使用過了。

關於函數式編程的爭議

雖然在宣傳中，函數式編程有着巨大的優點，好比適合並行編程、代碼可靠性和代碼建立和庫複用,但在某些大佬看來：

關於函數式編程能高效建立更健壯的代碼這一觀點仍存在部分爭議。雖然已有一些好的範例，但還不足以證實純函數式語言就是解決編程問題的最佳方法。

無論怎樣，多學一學老是好的

參考文章

函數式編程初探
Java 函數式編程（一）初識篇
函數式編程
java8的函數式編程
JDK 8 函數式編程入門