函数式接口

一句话总结：函数式接口的作用是让函数成为函数的参数。

​ 如果你直接去搜“函数式接口”，可能会得到一句“有用的废话”：只有一个抽象方法的接口就叫函数式接口。这个解释并没有体现它设计的本意，仅从实现角度解释了什么样的接口叫函数式接口。如果从设计角度看，所谓函数式接口其实是非常简单而基础的概念，只不过Java的特性导致它看起来有些复杂，我们可以抛开以往对函数式接口的认知，抛开函数式接口自身的概念，从它的形成过程解析为什么是“函数式接口”。

​ 我们知道函数是代码复用性最基本的体现，拥有相同&相似功能的代码块应该被抽象成函数，不仅方便多处调用也方便维护和修改。先看一个十分简单（可能不恰当）的例子：

• 响应防疫号召，假设要写一个Guard类，帮助每个市民记录最近的行程路线：

  // 市民类
  public class Citizen {
  private String name;
  private List<String> routes;
  public String getName() {
  return name;
  }
  public List<String> getRoutes() {
  return routes;
  }
  public Citizen(String name) {
  this.name = name;
  this.routes = new ArrayList<String>();
  }
  }
  

  public class Guard {
  // 仅负责把路线记录到市民上
  public void addRoute(Citizen citizen,String address){
  citizen.getRoutes().add(address);
  }
  public static void main(String[] args) {
  Guard guard = new Guard();
  Citizen citizen1 = new Citizen("热心市民刘先生");
  guard.addRoute(citizen1,"钱逛光商场");
  guard.addRoute(citizen1,"买买买超市");
  System.out.println(citizen1.getName()+"的路线:"+citizen1.getRoutes());
  }
  }
  

  执行结果：

  热心市民刘先生的路线:[钱逛光商场, 买买买超市]
  Process finished with exit code 0
  

• 现在有了新的改动，Guard不仅要负责市民的路线，还要记录每个地点的体温，有的地方还要报备危险等级。emm再加两个List吧。

  public class Citizen {
  private String name;
  private List<String> routes;
  private List<String> dangerLevel;
  private List<String> temperature;
  //... getter省略了！
  public Citizen(String name) {
  this.name = name;
  this.routes = new ArrayList<String>();
  this.dangerLevel = new ArrayList<String>();
  this.temperature = new ArrayList<String>();
  }
  }
  

  public class Guard {
  public void addRoute(Citizen citizen, String address) {
  citizen.getRoutes().add(address);
  }
  public void addDangerLevel(Citizen citizen, String dangerLevel) {
  citizen.getDangerLevel().add(dangerLevel);
  }
  public void addTemperature(Citizen citizen, String temperature) {
  citizen.getTemperature().add(temperature);
  }
  public static void main(String[] args) {
  Guard guard = new Guard();
  Citizen citizen1 = new Citizen("热心市民刘先生");
  guard.addRoute(citizen1, "钱逛光商场");
  guard.addTemperature(citizen1, "36");
  guard.addRoute(citizen1, "买买买超市");
  guard.addTemperature(citizen1, "37");
  guard.addRoute(citizen1, "西虹市");
  guard.addTemperature(citizen1, "37");
  guard.addDangerLevel(citizen1, "AA");
  System.out.println(citizen1.getName() + "的路线:" + citizen1.getRoutes());
  System.out.println(citizen1.getName() + "的体温:" + citizen1.getTemperature());
  System.out.println(citizen1.getName() + "的危险等级:" + citizen1.getDangerLevel());
  }
  }
  

  执行结果：

  热心市民刘先生的路线:[钱逛光商场, 买买买超市, 西虹市]
  热心市民刘先生的体温:[36, 37, 37]
  热心市民刘先生的危险等级:[AA]
  Process finished with exit code 0
  

• 等等，快看看这三个函数：

  public void addRoute(Citizen citizen, String address) {
  citizen.getRoutes().add(address);
  }
  public void addDangerLevel(Citizen citizen, String dangerLevel) {
  citizen.getDangerLevel().add(dangerLevel);
  }
  public void addTemperature(Citizen citizen, String temperature) {
  citizen.getTemperature().add(temperature);
  }
  

• 这也太蠢了，可以像下面这样合并为一个吗：

  public void add(Citizen citizen,String address,String dangerLevel,String temperature){
  citizen.getRoutes().add(address);
  citizen.getDangerLevel().add(dangerLevel);
  citizen.getTemperature().add(temperature);
  }
  

• 似乎好了一点，但是并非每个地方都要报备危险等级啊，搞不好后期还要再加东西，参数列表会越来越长，而且这样看起来仍然是在做重复的工作，执行了三个功能几乎相同（都是给某个List<String>增加一项内容）的函数！如果以后要添加的东西很多，就会像下面这样：

  public void add(Citizen citizen,String address,String dangerLevel,String temperature,.....){
  citizen.getRoutes().add(address);
  citizen.getDangerLevel().add(dangerLevel);
  citizen.getTemperature().add(temperature);
  citizen.getAAA().add(aaa);
  citizen.getBBB().add(bbb);
  citizen.getCCC.add(ccc);
  ...
  }
  

• 遇到“重复代码”，我们一般都会把重复的部分（这里是getRoutes、getDangerLevel等）写成函数，把重复的变量当作函数的参数。可是现在重复的部分就是函数，如果能把函数也像变量一样传入到函数里执行就好了，你可能会想到使用反射：

  // method就是获取list的函数
  public void add(Method method,String str){ //要抛异常
  method.invoke().add(str);
  }
  

• 但是这不对啊，反射是获得一个”具体函数”，我们这里想定义的是“一类函数”，就好像我们看到123、456会想到他们同属于Integer，可以这样写Integer a = 123;，看到"abc"、"def"会想到他们同属于String，可以这样写String a = "abc";。我们现在就需要一个可以描述“返回值类型是List<String>的函数”的东西，然后直接调用这个东西的add方法就行了。

• 那Java里有没有东西能描述“一类函数”呢，当然有！抽象函数：List<String> getList();这个抽象函数不就完美描述了函数的行为吗，但是在Java里，函数的定义必须依托类或者接口，自然而然的，我们需要这样定义这样一个接口：

  public interface ListGetter {
  List<String> getList();
  }
  

• 然后在之前的Guard类里把参数设置为接口，再传入要add的字符串不就行了：

  // 新的Guard类的定义方式，三个函数合并为一个，真的好简洁
  public class Guard {
  public void add(ListGetter getter,String str){
  getter.getList().add(str);
  }
  psvm...
  }
  

• 但是使用的时候又又又出问题了，在Java里接口的函数是虚的，要想使用这个函数必须要有一个实在的类，然后重写这个函数（Java，你真的好严格），所以，不可避免地，调用方法的时候使用匿名内部类，然后重写接口的函数：

  // 调用时依然很麻烦的匿名类
  guard.add(new ListGetter() {
  @Override
  public List<String> getList() {
  return citizen1.getRoutes();
  }
  },"西虹市");
  

• 所以就变成了这样（省略一小部分重复内容）：

  public class Guard {
  public void add(ListGetter getter,String str){
  getter.getList().add(str);
  }
  public static void main(String[] args){
  Guard guard = new Guard();
  Citizen citizen1 = new Citizen("热心市民刘先生");
  guard.add(new ListGetter() {
  @Override
  public List<String> getList() {
  return citizen1.getRoutes();
  }
  },"西虹市");
  guard.add(new ListGetter() {
  @Override
  public List<String> getList() {
  return citizen1.getTemperature();
  }
  },"36");
  guard.add(new ListGetter() {
  @Override
  public List<String> getList() {
  return citizen1.getDangerLevel();
  }
  },"AA");
  System.out.println(citizen1.getName() + "的路线:" + citizen1.getRoutes());
  System.out.println(citizen1.getName() + "的体温:" + citizen1.getTemperature());
  System.out.println(citizen1.getName() + "的危险等级:" + citizen1.getDangerLevel());
  }
  }
  

• 执行结果：

  热心市民刘先生的路线:[西虹市]
  热心市民刘先生的体温:[36]
  热心市民刘先生的危险等级:[AA]
  Process finished with exit code 0
  

• 天哪！虽然Guard类的add方法变得万能了，但是这调用的时候真不比刚才简单，我还是用之前的那个吧。

• 别急，Java为了拯救你，在1.8版本隆重推出Lambda表达式，如果接口下只有一个抽象函数（ps：为什么只有一个接口才能用lambda，因为如果接口下有多个抽象函数，使用()->{}的格式就不知道你重写哪个函数了），你可以使用下面的办法简化匿名类：

  // 使用lambda简化三个匿名类
  guard.add(() -> citizen1.getRoutes(),"西虹市");
  guard.add(() -> citizen1.getTemperature(),"36");
  guard.add(() -> citizen1.getDangerLevel(),"AA");
  

• 简洁吗？还有更好的，如果匿名类的里的函数是已经存在的函数，还可以再简化成方法引用，即双冒号::这个双冒号几乎可以当作中文里的**”的“**字来看待，代码可读性大大增加：

  // 一看就知道要调用 citizen1 的 某某方法
  guard.add(citizen1::getRoutes,"西虹市");
  guard.add(citizen1::getTemperature,"36");
  guard.add(citizen1::getDangerLevel,"AA");
  

• 到现在，代码十分简洁，让Guard记录货物的路线也没问题：

  // 新增一个货物类，getter和构造器什么的省略了！
  public class Cargo {
  private String category;
  private List<String> routes;
  }
  

  public class Guard {
  public void add(ListGetter getter, String str) {
  getter.getList().add(str);
  }
  public static void main(String[] args) {
  Guard guard = new Guard();
  Citizen citizen1 = new Citizen("热心市民刘先生");
  Cargo cargo1 = new Cargo("救援物资");
  guard.add(citizen1::getRoutes, "西虹市");
  guard.add(citizen1::getTemperature, "36");
  guard.add(citizen1::getDangerLevel, "AA");
  System.out.println(citizen1.getName() + "的路线:" + citizen1.getRoutes());
  System.out.println(citizen1.getName() + "的体温:" + citizen1.getTemperature());
  System.out.println(citizen1.getName() + "的危险等级:" + citizen1.getDangerLevel());
  guard.add(cargo1::getRoutes,"五湖四海");
  guard.add(cargo1::getRoutes,"武汉");
  System.out.println(cargo1.getCategory() + "的路线:" + cargo1.getRoutes());
  }
  }
  

• 执行结果：

  热心市民刘先生的路线:[西虹市]
  热心市民刘先生的体温:[36]
  热心市民刘先生的危险等级:[AA]
  救援物资的路线:[五湖四海, 武汉]
  Process finished with exit code 0
  

• 这个的确很过瘾，但是我们要讲什么来着，函数式接口！这些东西有什么关系吗？

• 好兄弟，快去看看我们刚才为了描述函数而定义的接口：

  public interface ListGetter {
  List<String> getList();
  }
  

• 发现什么没有，这不就是"只有一个抽象方法的接口"吗？刚才整个的分析过程就已经完成了函数式接口的开发过程！

• 当然，开发Java的大佬们编写的函数式接口复用性要更强，我们这里定义的ListGetter接口（现在可以称它为函数式接口了！）仅仅只描述了“返回值是List<String>类型”的这类函数。

• 就好比数字要分为：整型，浮点型，长整型等等，他们虽然都是数字但是有不同的格式，所以是不同的类型，大佬们也将函数分为四个大类型：消费型(Consumer)、供给型(Supplier)、函数型(Function)、断言型(Predicate)。同时使用泛型来定义某类型函数中的参数类型。

• 这四种类型的接口（他们当然得是接口，虽然接口下的函数才是设计本体）分别描述了以下四种函数的类型：

  函数式接口	接口下的函数	描述的函数类型
  Consumer<T> 消费型接口	void accept(T t);	有参数，无返回值的函数
  Supplier<T> 供给型接口	T get();	无参数，有返回值的函数
  Function<T, R> 函数型接口	R apply(T t);	有参数，有返回值的函数
  Predicate<T> 断言型接口	boolean test(T t);	有参数，返回值是布尔值的函数

• 像官方一样，自己定义函数式接口也应该加@FunctionalInterface注解，以保证接口下仅有一个抽象函数（但可以有多个默认函数和静态函数）

• 再来看看我们之前定义的接口，它描述了返回值类型是List<String>的函数，显然是属于无参数，有返回值的Supplier类型的函数，这个函数的返回值的类型就是List<String>，用官方的函数式接口实现一下试试：

• 使用函数式接口定义函数就像使用String、Integer一样：

  public class Guard {
  // 这里在泛型的位置放上List<String>它就知道这个函数的参数必须是一个能返回List<String>的函数式接口
  // 第二个参数str是为里面的函数准备的
  private void newAdd(Supplier< List<String> > supplier, String str) {
  // 这里的get()才是函数本体，它就像正常函数里的形参，supplier是为它服务的接口
  supplier.get().add(str);
  // 因为我们已经在泛型中说明了传进来的函数返回值必须是List<String>，所以后面的add就是调用List<String>的add方法。
  }
  }
  

• 这里函数get()的命名仅受接口的约束，与外面的函数名无关，就像我们正常函数中的形参一样，与实参无关：

  int a = 0;
  int setNumber(int asdagasdasfagsdadf){
  // 形参的命名外面的实参(整型a)无关
  asdagasdasfagsdadf = 10;
  }
  a = setNumber(a);
  

• 使用官方的函数式接口，我们可以删除原来的接口，代码变成这样：

  public class Guard {
  private void newAdd(Supplier<List<String>> supplier, String str) {
  supplier.get().add(str);
  }
  public static void main(String[] args) {
  Guard guard = new Guard();
  Citizen citizen1 = new Citizen("热心市民刘先生");
  // 使用lambda和方法引用都可以，显然方法引用可读性更强
  guard.newAdd(citizen1::getRoutes,"西虹市");
  ...
  }
  }
  

• 结束了吗？还没有，你可能注意很久了，这个函数里这个add()可太扎眼了，早就忍不了了，既然这么方便，传函数的时候不能直接传这个add函数吗？

• 当然可以！不过我们要分析一下add(String str)这个函数属于哪类函数，它有参数，无返回值，显然属于Consumer接口，add(String str)需要的参数是String类型，所以我们在使用Consumer时的泛型要指定为String：

  // 泛型指定为String，第二个参数str是为add准备的
  private void superAdd(Consumer<String> consumer, String str) {
  // 和get一样，accept的命名来自Consumer接口
  consumer.accept(str);
  }
  

• 接下来就要分析add(String str)这个函数是谁来调用了，显然是Citizen里面的List<String>，可以直接使用对应对象里的getter获得List<String>

• 使用时可以使用lambda表达式传参：

  guard.superAdd((String str)->{
  citizen1.getRoutes().add(str);
  },"西虹市");
  // 当然lambda也有简化版本
  guard.superAdd(str->citizen1.getRoutes().add(str),"西虹市");
  

• 或者使用可读性更强的方法引用来传参：

  // 这里表示citizen1.getRoutes()的add方法，双冒号 ==> “的”
  guard.superAdd(citizen1.getRoutes()::add,"西红市");
  

• 整理下来，新代码就是这样的了

  public class Guard {
  private void newAdd(Supplier<List<String>> supplier, String str) {
  supplier.get().add(str);
  }
  private void superAdd(Consumer<String> consumer, String str) {
  consumer.accept(str);
  }
  public static void main(String[] args) {
  Guard guard = new Guard();
  Citizen citizen1 = new Citizen("热心市民刘先生");
  guard.newAdd(citizen1::getRoutes,"西虹市");
  guard.superAdd(str->citizen1.getRoutes().add(str),"北虹市");
  guard.superAdd(citizen1.getRoutes()::add,"南虹市");
  }
  }
  

• 至此，利用函数式接口，函数已经不仅是函数了，它甚至可以被赋值给变量，然后像其他变量一样传来传去，下面的代码都是合法的：

  Consumer<String> fun1 = str->citizen1.getRoutes().add(str);
  Consumer<String> fun2 = citizen1.getRoutes()::add;
  guard.superAdd(fun1,"西红市");
  guard.superAdd(fun2,"西黄市");
  

​ 总结下来，函数式接口的重点不是接口，而是它里面的函数，使用接口就是为了在调用时让抽象函数有依托，真正的核心是对所有函数的分类和抽象，如同对所有数字类型分类为整型、浮点型、双精度一样。正如我开始所述，函数式接口其实是偏基础的概念，就是为了定义函数的类型而创建的接口，让函数可以成为函数的参数。

最后

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