java8-lambada表達式和函數式編程淺析

時間 2019-11-16

標籤 java8 java lambada 表達式函數編程淺析欄目 Java 简体版

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一：lambada表達式

提及java8的新特性，不少人第一反應都是lambada表達式和流式的API，那麼到底什麼是lambada表達式，爲何要引入lambada表達式，以及引入lambada表達式爲
java8帶來了哪些改變呢，本文接來下會一一討論。

1. Definition: 什麼是lambada表達式？

直白的先讓你們有個第一印象，在java8以前，在建立一個線程的時候，咱們可能這麼寫：css

Runnable r = new Runnable() {
    @Override
  public void run() {
        System.out.println("Hello");
  }
};

這段代碼使用了匿名類，Runnable 是一個接口，這裏new 了一個類實現了 Runnable 接口，而後重寫了 run方法，run方法沒有參數，方法體也只有一行打印語句。
這段代碼咱們其實只關心中間打印的語句，其餘都是多餘的。
java8後，咱們採用lambada表達式後，咱們就能夠簡寫爲：html

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

Lambda 表達式是一種匿名函數(對 Java 而言這並不徹底正確，但如今姑且這麼認爲)，簡單地說，它是沒有聲明的方法，也即沒有訪問修飾符、返回值聲明和名字。java

你能夠將其想作一種速記，在你須要使用某個方法的地方寫上它。當某個方法只使用一次，並且定義很簡短，使用這種速記替代之尤爲有效，這樣，你就沒必要在類中費力寫聲明與方法了。正則表達式

2. lambaba表達式的語法

lambda 表達式的語法格式以下：算法

(parameters) -> expression
或
(parameters) ->{ statements; }

一個 Lambda 表達式能夠有零個或多個參數
參數的類型既能夠明確聲明，也能夠根據上下文來推斷。例如：(int a)與(a)效果相同
全部參數需包含在圓括號內，參數之間用逗號相隔。例如：(a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)
空圓括號表明參數集爲空。例如：() -> 42
當只有一個參數，且其類型可推導時，圓括號（）可省略。例如：a -> return a*a
Lambda 表達式的主體可包含零條或多條語句
若是 Lambda 表達式的主體只有一條語句，花括號{}可省略。匿名函數的返回類型與該主體表達式一致
若是 Lambda 表達式的主體包含一條以上語句，則表達式必須包含在花括號{}中（造成代碼塊）。匿名函數的返回類型與代碼塊的返回類型一致，若沒有返回則爲空

如下是lambada表達式的一些例子：sql

(int a, int b) -> {  return a + b; }

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

(String s) -> { System.out.println(s); }

() -> 42

() -> { return 3.1415 };

3. 爲何java 會須要lambada 表達式？

Java 是一流的面嚮對象語言，除了部分簡單數據類型，Java 中的一切都是對象，即便數組也是一種對象，每一個類建立的實例也是對象。
在 Java 中定義的函數或方法不可能徹底獨立，也不能將方法做爲參數或返回一個方法給實例。express

在Java的面向對象的世界裏面，「抽象」是對數據的抽象，而「函數式編程」是對行爲進行抽象，在現實世界中，數據和行爲並存，程序也是如此。
因此java8中lambada表達式的出現也就彌補java在對行爲進行抽象方面的缺失。編程

二：函數式接口

一、Definition: 什麼是函數式接口？

函數式接口(Functional Interface)是Java 8對一類特殊類型的接口的稱呼。這類接口只定義了惟一的抽象方法的接口（除了隱含的Object對象的公共方法），
所以最開始也就作SAM類型的接口（Single Abstract Method）。數組

首次看到這個概念的時候，有些迷茫。由於接口中的方法都是public abstract 的（即使省略掉這兩個關鍵字也是ok的，接口中每個方法也是隱式抽象的,接口中的方法會被隱式的指定爲 public abstract（只能是 public abstract，其餘修飾符都會報錯）），那麼上面的定義就變成了：只有一個方法聲明的接口就是函數式接口。
可是實際上在代碼中看到的函數式接口有包含一個方法的，也有包含多個方法的，這就讓我迷茫了。
例以下面的兩個函數式接口：Runnable 和 Consummer:多線程

Runnable:

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    /**
     * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * <code>run</code> method to be called in that separately executing
     * thread.
     * <p>
     * The general contract of the method <code>run</code> is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see     java.lang.Thread#run()
     */
    public abstract void run();
}

java.util.function.Consummer:

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {

    /**
     * Performs this operation on the given argument.
     *
     * @param t the input argument
     */
    void accept(T t);

    /**
     * Returns a composed {@code Consumer} that performs, in sequence, this
     * operation followed by the {@code after} operation. If performing either
     * operation throws an exception, it is relayed to the caller of the
     * composed operation.  If performing this operation throws an exception,
     * the {@code after} operation will not be performed.
     *
     * @param after the operation to perform after this operation
     * @return a composed {@code Consumer} that performs in sequence this
     * operation followed by the {@code after} operation
     * @throws NullPointerException if {@code after} is null
     */
    default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
    }
}

最後才瞭解了緣由在於：函數式接口中除了那個抽象方法外還能夠包含靜態方法和默認方法。

Java 8之前的規範中接口中不容許定義靜態方法。靜態方法只能在類中定義。 Java 8中能夠定義靜態方法。

一個或者多個靜態方法不會影響SAM接口成爲函數式接口。

Java 8中容許接口實現方法，而不是簡單的聲明，這些方法叫作默認方法，使用特殊的關鍵字default。

由於默認方法不是抽象方法，因此不影響咱們判斷一個接口是不是函數式接口。

參考連接: Java 8函數式接口functional interface的祕密

二、Brief introduction: 函數式接口簡介

爲何會單單從接口中定義出此類接口呢？
緣由是在Java Lambda的實現中，開發組不想再爲Lambda表達式單獨定義一種特殊的Structural函數類型，
稱之爲箭頭類型（arrow type），依然想採用Java既有的類型系統(class, interface, method等)，緣由是增長一個結構化的函數類型會增長函數類型的複雜性，
破壞既有的Java類型，並對成千上萬的Java類庫形成嚴重的影響。權衡利弊，所以最終仍是利用SAM 接口做爲 Lambda表達式的目標類型。

函數式接口表明的一種契約，一種對某個特定函數類型的契約。在它出現的地方，實際指望一個符合契約要求的函數。
Lambda表達式不能脫離上下文而存在，它必需要有一個明確的目標類型，而這個目標類型就是某個函數式接口。
換句話說：什麼地方能夠用lambada表達式呢？全部須要FI (Functional Interface)實例的地方，均可以使用lambada表達式。

Java 不會強制要求你使用@FunctionalInterface註解來標記你的接口是函數式接口，然而，做爲API做者，
你可能傾向使用@FunctionalInterface指明特定的接口爲函數式接口，這只是一個設計上的考慮，可讓用戶很明顯的知道一個接口是函數式接口。

三、Why: 爲何會有函數式接口?

提及函數式接口的原由就不得不提lambada表達式，提及lambada表達式的原由就不得不說函數式編程，函數式編程相比命令式編程有諸多的優勢：（最突出的優勢有2點：
引用透明-->函數的運行不依賴於外部的狀態；沒有反作用-->函數的運行不改變外部的狀態），java8爲了使用函數式編程的優勢，從而就使用了lambada表達式，從而
就定義了一種規範和約束，這個規範和約束就是函數式接口。
關於函數式編程的一些基礎概念會在下面將。（注意：函數式編程和函數式接口是不一樣的概念。函數式編程是一種編程範式，與之在同一個維度的有：命令式編程、邏輯式編程）

四、What: java8裏面的函數式接口都有哪些？

JDK8 以前已經有的函數式接口

java.lang.Runnable
java.util.concurrent.callable
java.awt.event.ActionListener

這裏就列舉這幾個，還有其餘的暫時就不列舉了。

JDK8 新定義的函數式接口

接口	參數	返回類型	描述
Predicate<T>	T	boolean	用於判別一個對象。好比求一我的是否爲男性
Consumer<T>	T	void	用於接收一個對象進行處理但沒有返回，好比接收一我的並打印他的名字
Function<T, R>	T	R	轉換一個對象爲不一樣類型的對象
Supplier<T>	None	T	提供一個對象
UnaryOperator<T>	T	T	接收對象並返回同類型的對象
BinaryOperator<T>	(T, T)	T	接收兩個同類型的對象，並返回一個原類型對象

其中 Cosumer 與 Supplier 對應，一個是消費者，一個是提供者。

Predicate 用於判斷對象是否符合某個條件，常常被用來過濾對象。

Function 是將一個對象轉換爲另外一個對象，好比說要裝箱或者拆箱某個對象。

UnaryOperator 接收和返回同類型對象，通常用於對對象修改屬性。BinaryOperator 則能夠理解爲合併對象。

若是之前接觸過一些其餘 Java 框架，好比 Google Guava，可能已經使用過這些接口，對這些東西並不陌生。