概述
前言:
函数式编程是一种编程范式,其中程序是通过应用和组合函数来构造的。它是一种声明式编程范式,其中函数定义是表达式树,每个表达式树返回一个值,而不是一系列改变程序状态的命令语句
Java8
引入了Lambda
形式的函数式编程。术语Lambda
来自Lambda
演算,用于描述计算。
一、函数编程Lambda
我们可以将lambda
表达式视为一个匿名函数,可以将其分配给变量并传递给方法,该方法接受函数接口作为参数。Lambda
表达式没有名称,但它有一个参数列表、一个主体和一个返回类型。
(parameters) -> expression
lambda
表达式可以在函数接口的上下文中使用。
1、接口
函数接口是只指定一个抽象方法的接口。
public interface Comparator<T> { int compare(T o1, T o2); } public interface Runnable { void run(); }
Lambda
表达式允许我们直接内联提供函数接口的抽象方法的实现,并将整个表达式视为函数接口的实例。
函数描述符:
我们将函数接口的抽象方法的签名称为函数描述符。函数描述符描述lambda表达式的签名。例如,我们可以将Runnable的函数描述符看作()->void,因为它有一个抽象方法,不接受任何内容,也不返回任何内容(void)。
二、Java函数接口
1、Predicate
Predicate
<T>接口定义了一个名为test
的抽象方法,该方法接受一个泛型类型为T的对象并返回一个布尔值。此接口可用于表示使用T类型对象的布尔表达式。
函数描述符: T->boolean
@FunctionalInterface public interface Predicate<T> { boolean test(T t); }
2、Consumer
java.util.function.Consumer<T>
接口定义了一个名为accept
的抽象方法,该方法接受一个泛型类型为T的对象,并且不返回任何结果(void)。当我们需要访问T类型的对象并对其执行某些操作时,可以使用此接口。
函数描述符: T->void
3、Function
java.util.function.function<T,R>
接口定义了一个名为apply
的抽象方法,该方法将一个泛型类型为T的对象作为输入,并返回一个泛型类型为R的对象。当我们需要定义一个lambda
将信息从输入对象映射到输出时,可以使用该接口。
函数描述符: T->R
4、Supplier
接口java.util.function.Supplier<T>
定义了一个名为get
的抽象方法,该方法不接受任何内容并返回类型为T的对象。
函数描述符: ()->R
Primitive Specializations
原语接口是专用接口,用于在输入或输出为原语时避免自动装箱操作。
public interface IntPredicate { boolean test(int t); }
三、类型检查
lambda
的类型是从使用lambda
的上下文中推导出来的。上下文中lambda
表达式所需的类型(例如,传递给它的方法参数或分配给它的局部变量)称为目标类型。Lambda
表达式可以从赋值上下文、方法调用上下文(参数和返回)和强制转换上下文中获取其目标类型。
Object o = (Runnable) () -> System.out.println("Hello");
1、Capturing Lambda
lambda
可以不受限制地捕获(在其主体中引用)实例变量和静态变量。但是当捕获局部变量时,它们必须显式地声明为final或实际上是final
。
我们为何有这个限制?
实例变量存储在堆上,而局部变量位于堆栈上。如果lambda可以直接访问局部变量,并且lambda在线程中使用,那么使用lambda的线程可以在分配变量的线程解除分配变量后尝试访问该变量。因此,Java将对自由局部变量的访问实现为对其副本的访问,而不是对原始变量的访问。如果局部变量只分配给一次,则这没有什么区别,因此存在限制。
四、方法引用
有三种主要的方法参考:
- 对静态方法的方法引用。例如
,–Integer::parseInt
- 对任意类型的实例方法的方法引用。示例
–String::length
- 对现有对象或表达式的实例方法的方法引用。示例
–student::getRank
,其中student
是具有方法getRank
的student
类型的局部变量
List<String> list = Arrays.asList("a","b","A","B"); list.sort((s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2));
可以写成
List<String> list = Arrays.asList("a","b","A","B"); list.sort(String::compareToIgnoreCase);
1、构造函数引用
可以使用ClassName::new引用现有构造函数
Supplier<List<String>> supplier = ArrayList::new;
与Supplier<List<String>> supplier = () -> new ArrayList<>()
相同;
2、组合Lambda
许多函数接口包含可用于组合lambda
表达式的默认方法。组合示例-
将两个谓词组合成一个较大的谓词,在两个谓词之间执行or操作
反向或链式比较器
3、Comparators
按逆序排列学生
Comparator<Student> c = Comparator.comparing(Student::getRank); students.sort(comparing(Student::getRank).reversed());
根据姓名(反向)对学生进行排序,然后按反向顺序排列
students.sort(comparing(Student::getName).reversed() .thenComparing(Student::getRank)); Predicates
Predicates接口包括三个方法:negate
, and
, 和 or
,可用于创建更复杂的谓词。
Predicate<Integer> naturalNumber = i -> i > 0; Predicate<Integer> naturalNumberLessThanHundred = naturalNumber.and( i -> i < 100);
4、Functions
函数接口带有两个默认方法,andThen
和compose
。
Consider f(x) = x2 and g(x) = x3 + 1 then
g(f(x)) ->
Function<Integer,Integer> square = n -> n*n; Function<Integer,Integer> squareAndCube = square.andThen(n -> n*n*n+1); System.out.println(squareAndCube.apply(2)); 65
f(g(x)) ->
Function<Integer,Integer> square = n -> n*n; Function<Integer,Integer> squareAndCube = square.compose(n -> n*n*n + 1); System.out.println(squareAndCube.apply(2));
应用Lambda
让我们看看如何编写一个通用方法来根据veratain
属性过滤一组书籍(将其视为sql
的where
子句)。
public static List<Book> filter(Predicate<Book> where) { List<Book> books = Catalogue.books(); return books.stream().filter(where).collect(Collectors.toList()); }
Lambda
表达式通过不同的过滤器过滤不同的书籍
List<Book> javaBook = filter(book -> book.getCategory().equals(JAVA)); List<Book> joshuaBlochBook = filter(book -> book.getAuthor().equals("Joshua Bloch"));
五、总结
lambda
表达式可以被认为是一个匿名函数,可以在函数接口的上下文中使用。函数接口是只指定一个抽象方法的接口。
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最后
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