【函数式接口】

第一章 函数式接口

1.1概念

函数式接口在Java中是指：有且仅有一个抽象方法的接口。

函数式接口，即适用于函数式编程场景的接口。而Java中的函数式编程体现就是Lambda，所以函数式接口就是可 以适用于Lambda使用的接口。只有确保接口中有且仅有一个抽象方法，Java中的Lambda才能顺利地进行推导。

备注：“语法糖”是指使用更加方便，但是原理不变的代码语法。例如在遍历集合时使用的for-each语法，其实 底层的实现原理仍然是迭代器，这便是“语法糖”。从应用层面来讲，Java中的Lambda可以被当做是匿名内部 类的“语法糖”，但是二者在原理上是不同的。

格式

只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可：

修饰符 interface 接口名称 { public abstract 返回值类型 方法名称(可选参数信息); // 其他非抽象方法内容 }

由于接口当中抽象方法的public abstract 是可以省略的，所以定义一个函数式接口很简单：

public interface MyFunctionalInterface { void myMethod(); }

1.3 @FunctionalInterface注解

@Override注解:检测方法是否为重写的方法：是则编译成功，否则编译失败。

与@Override 注解的作用类似，Java 8中专门为函数式接口引入了一个新的注解： @FunctionalInterface 。该注解可用于一个接口的定义上：

@FunctionalInterface public interface MyFunctionalInterface { void myMethod(); }

一旦使用该注解来定义接口，编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法，否则将会报错。需要注 意的是，即使不使用该注解，只要满足函数式接口的定义，这仍然是一个函数式接口，使用起来都一样。

1.4 自定义函数式接口

对于刚刚定义好的MyFunctionalInterface 函数式接口，典型使用场景就是作为方法的参数：

public class Demo09FunctionalInterface { // 使用自定义的函数式接口作为方法参数 private static void doSomething(MyFunctionalInterface inter) { inter.myMethod(); // 调用自定义的函数式接口方法 } public static void main(String[] args) { // 调用使用函数式接口的方法 doSomething(() ‐> System.out.println("Lambda执行啦！")); } }

第二章 函数式编程

在兼顾面向对象特性的基础上，Java语言通过Lambda表达式与方法引用等，为开发者打开了函数式编程的大门。 下面我们做一个初探。

2.1 Lambda的延迟执行

有些场景的代码执行后，结果不一定会被使用，从而造成性能浪费。而Lambda表达式是延迟执行的，这正好可以 作为解决方案，提升性能。

性能浪费的日志案例

注:日志可以帮助我们快速的定位问题，记录程序运行过程中的情况，以便项目的监控和优化。

一种典型的场景就是对参数进行有条件使用，例如对日志消息进行拼接后，在满足条件的情况下进行打印输出：

public class Demo01Logger { private static void log(int level, String msg) { if (level == 1) { System.out.println(msg); } } public static void main(String[] args) { String msgA = "Hello"; String msgB = "World"; String msgC = "Java"; log(1, msgA + msgB + msgC); } }

这段代码存在问题：无论级别是否满足要求，作为log 方法的第二个参数，三个字符串一定会首先被拼接并传入方 法内，然后才会进行级别判断。如果级别不符合要求，那么字符串的拼接操作就白做了，存在性能浪费。

备注：SLF4J是应用非常广泛的日志框架，它在记录日志时为了解决这种性能浪费的问题，并不推荐首先进行 字符串的拼接，而是将字符串的若干部分作为可变参数传入方法中，仅在日志级别满足要求的情况下才会进 行字符串拼接。例如： LOGGER.debug("变量{}的取值为{}。", "os", "macOS") ，其中的大括号{} 为占位符。如果满足日志级别要求，则会将“os”和“macOS”两个字符串依次拼接到大括号的位置；否则不会进行字 符串拼接。这也是一种可行解决方案，但Lambda可以做到更好。

体验Lambda的更优写法

使用Lambda必然需要一个函数式接口：

@FunctionalInterface public interface MessageBuilder { String buildMessage(); }

然后对log 方法进行改造：

public class Demo02LoggerLambda { private static void log(int level, MessageBuilder builder) { if (level == 1) { System.out.println(builder.buildMessage()); } } public static void main(String[] args) { String msgA = "Hello"; String msgB = "World"; String msgC = "Java"; log(1, () ‐> msgA + msgB + msgC ); } }

这样一来，只有当级别满足要求的时候，才会进行三个字符串的拼接；否则三个字符串将不会进行拼接。

证明Lambda的延迟

下面的代码可以通过结果进行验证：

public class Demo03LoggerDelay { private static void log(int level, MessageBuilder builder) { if (level == 1) { System.out.println(builder.buildMessage()); } } public static void main(String[] args) { String msgA = "Hello"; String msgB = "World"; String msgC = "Java"; log(2, () ‐> { System.out.println("Lambda执行！"); return msgA + msgB + msgC; }); } }

从结果中可以看出，在不符合级别要求的情况下，Lambda将不会执行。从而达到节省性能的效果。

扩展：实际上使用内部类也可以达到同样的效果，只是将代码操作延迟到了另外一个对象当中通过调用方法 来完成。而是否调用其所在方法是在条件判断之后才执行的。

2.2 使用Lambda作为参数和返回值

如果抛开实现原理不说，Java中的Lambda表达式可以被当作是匿名内部类的替代品。如果方法的参数是一个函数 式接口类型，那么就可以使用Lambda表达式进行替代。使用Lambda表达式作为方法参数，其实就是使用函数式 接口作为方法参数。

例如java.lang.Runnable 接口就是一个函数式接口，假设有一个startThread 方法使用该接口作为参数，那么就可以使用Lambda进行传参。这种情况其实和Thread 类的构造方法参数为Runnable 没有本质区别。

public class Demo04Runnable { private static void startThread(Runnable task) { new Thread(task).start(); } public static void main(String[] args) { startThread(() ‐> System.out.println("线程任务执行！")); } }

类似地，如果一个方法的返回值类型是一个函数式接口，那么就可以直接返回一个Lambda表达式。当需要通过一 个方法来获取一个java.util.Comparator 接口类型的对象作为排序器时,就可以调该方法获取。

public class ComparatorLambda { public static void main(String[] args) { String[] s= {"aaa,","bb","cccccccccccc","dddddddd"}; System.out.println("排序前的数组为："+Arrays.toString(s)); Arrays.sort(s,getCompare()); System.out.println("排序后的数组为"+Arrays.toString(s)); } public static Comparator<String> getCompare(){ /*return new Comparator<String>() { @Override public int compare(String o1, String o2) { return o1.length() - o2.length(); } }; return (String o1, String o2) -> { return o1.length()-o2.length(); };*/ return (o1, o2) -> o1.length() - o2.length(); } }

其中直接return一个Lambda表达式即可。

执行结果：

第三章 常用函数式接口

JDK提供了大量常用的函数式接口以丰富Lambda的典型使用场景，它们主要在java.util.function 包中被提供。 下面是最简单的几个接口及使用示例。

3.1 Supplier接口

java.util.function.Supplier<T> 接口仅包含一个无参的方法： T get() 。用来获取一个泛型参数指定类型的对象数据。由于这是一个函数式接口，这也就意味着对应的Lambda表达式需要“对外提供”一个符合泛型类型的对象数据。

Supplier接口被称之为生产型接口，指定接口的泛型是什么类型，那么就口中的get方法就会生产什么类型的数据。

public class SupplierDemo { public static void main(String[] args) { getString1(new Supplier() { @Override public Object get() { return "李逍遥"; } }); String s = getString2(() -> "你好"); System.out.println(s); } public static void getString1(Supplier<String> sup){ System.out.println(sup.get()); } private static String getString2(Supplier<String> sup) { return sup.get(); } }

3.2 练习：求数组元素最大值

题目

使用Supplier 接口作为方法参数类型，通过Lambda表达式求出int数组中的最大值。提示：接口的泛型请使用java.lang.Integer 类。

解答

public class ExamMax { public static void main(String[] args) { int[] arr = {60,70,90,100,80,50}; int maxValue = getMax(() -> { int max = arr[0]; for (int i : arr) { if (i > max) { max = i; } } return max; }); System.out.println("数组中的最大值为："+maxValue); } public static int getMax(Supplier<Integer> sup){ return sup.get(); } }

执行结果：

3.3 Consumer接口

java.util.function.Consumer<T> 接口则正好与Supplier接口相反，它不是生产一个数据，而是消费一个数据，其数据类型由泛型决定。

抽象方法：accept

Consumer 接口中包含抽象方法void accept(T t) ，意为消费一个指定泛型的数据。基本使用如：

public class ConsumerDemo { public static void main(String[] args) { getName("李逍遥",(String name) -> { System.out.println(name); String s = new StringBuilder(name).reverse().toString(); System.out.println(s); }); } public static void getName(String name, Consumer<String> con){ con.accept(name); } }

执行结果：

默认方法：andThen

如果一个方法的参数和返回值全都是Consumer 类型，那么就可以实现效果：消费数据的时候，首先做一个操作，然后再做一个操作，实现组合。而这个方法就是Consumer 接口中的default方法andThen 。下面是JDK的源代码：

default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) { Objects.requireNonNull(after); return (T t) ‐> { accept(t); after.accept(t); }; }

备注： java.util.Objects 的requireNonNull 静态方法将会在参数为null时主动抛出 NullPointerException 异常。这省去了重复编写if语句和抛出空指针异常的麻烦。

要想实现组合，需要两个或多个Lambda表达式即可，而andThen 的语义正是“一步接一步”操作。例如两个步骤组 合的情况：

public class ConsumerAndThenDemo { public static void main(String[] args) { getString1("HelloWorld", (ttt)->{ System.out.println(ttt.toUpperCase()); }, (tt)->{ System.out.println(tt.toLowerCase()); } ); System.out.println("============================"); getString2("HelloWorld", (s) -> { System.out.println(s.toUpperCase()); }, (s) -> { System.out.println(s.toLowerCase()); }, (s) -> { System.out.println(s); }); } public static void getString1(String s, Consumer<String> con1, Consumer<String> con2){ // con1.accept(s); // con2.accept(s); con1.andThen(con2).accept(s);/*等同于上面两行代码，con1连接con2，先执行con1消费数据，再执行con2消费数据*/ } public static void getString2(String s, Consumer<String> con1, Consumer<String> con2, Consumer<String> con3){ con1.andThen(con2).andThen(con3).accept(s); } }

3.4 练习：格式化打印信息

题目

下面的字符串数组当中存有多条信息，请按照格式“ 姓名：XX。性别：XX。”的格式将信息打印出来。要求将打印姓名的动作作为第一个Consumer 接口的Lambda实例，将打印性别的动作作为第二个Consumer 接口的Lambda实例，将两个Consumer 接口按照顺序“拼接”到一起。

解答

public class Exam { public static void main(String[] args) { String[] strings = {"迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男"}; getMessage(strings,(str) -> { String name = str.split(",")[0]; System.out.print("姓名："+name); },(str) -> { String sex = str.split(",")[1]; System.out.println("。性别："+sex+"。"); }); } public static void getMessage(String[] arr, Consumer<String> con1, Consumer<String> con2){ for (String s : arr) { con1.andThen(con2).accept(s); } } }

执行结果：

3.5 Predicate接口

有时候我们需要对某种类型的数据进行判断，从而得到一个boolean值结果。这时可以使用 java.util.function.Predicate<T> 接口。

抽象方法：test

Predicate 接口中包含一个抽象方法： boolean test(T t) ，用来对指定数据类型进行判断的方法。结果符合条件返回true；不符合条件返回false。

用于条件判断的场景：

public class PredicateTest { public static void main(String[] args) { String s = "abcd"; boolean jud = checkString(s, (str) -> { return str.length() > 5; }); System.out.println(jud); System.out.println(checkString(s, str -> str.length() > 2)); } public static boolean checkString(String s, Predicate<String> predicate){ return predicate.test(s); } }

条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑，第一个只要字符串长度大于5则返回true。第二个简化的lambda表达式只要字符串长度大于2就返回true。

默认方法：and

既然是条件判断，就会存在与、或、非三种常见的逻辑关系。其中将两个Predicate 条件使用“与”逻辑连接起来实现“并且”的效果时，可以使用default方法and 。其JDK源码为：

default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) { Objects.requireNonNull(other); return (t) ‐> test(t) && other.test(t); }

如果要判断一个字符串既要长度大于5，又要包含“a”，那么：

public class PredicateAnd { public static void main(String[] args) { String s = "abcdef"; boolean jud = method(s, (str) -> { return str.length() > 5; }, (str) -> { return str.contains("a"); }); System.out.println(jud); } public static boolean method(String s, Predicate<String> pre1, Predicate<String> pre2){ // return pre1.test(s) && pre1.test(s); return pre1.and(pre2).test(s);/*这两行代码等价*/ } }

执行结果：

默认方法：or

与and 的“与”类似，默认方法or 实现逻辑关系中的“或”。JDK源码为：

default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) { Objects.requireNonNull(other); return (t) ‐> test(t) || other.test(t); }

如果要判断一个字符串既要长度大于5或者包含“a”，满足一个条件即可，那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可，其他都不变：

public class PredicateOr { public static void main(String[] args) { String s = "bcdefg"; boolean jud = method(s, (str) -> { return str.length() > 5; }, (str) -> { return str.contains("a"); }); System.out.println(jud); } public static boolean method(String s, Predicate<String> pre1, Predicate<String> pre2){ // return pre1.test(s) || pre1.test(s); return pre1.or(pre2).test(s);/*这两行代码等价*/ } }

执行结果：

默认方法：negate

“与”、“或”已经了解了，剩下的“非”（取反）也会简单。默认方法negate 的JDK源代码为：

default Predicate<T> negate() { return (t) ‐> !test(t); }

从实现中很容易看出，它是执行了test方法之后，对结果boolean值进行“!”取反而已。一定要在test 方法调用之前调用negate 方法，正如and 和or 方法一样：

public class PredicateNegate { public static void main(String[] args) { String s = "bcdefg"; boolean jud = method(s, (str) -> { return str.length() > 5; }); System.out.println(jud); } public static boolean method(String s, Predicate<String> pre){ // return !pre.test(s); return pre.negate().test(s);/*这两行代码等价*/ } }

执行结果：

3.6 练习：集合信息筛选

题目

数组当中有多条“姓名+性别”的信息如下，请通过Predicate 接口的拼装将符合要求的字符串筛选到集合 ArrayList 中，需要同时满足两个条件：

必须为女生；姓名为4个字。 public class DemoPredicate { public static void main(String[] args) { String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" }; } }

解答

public class Exam { public static void main(String[] args) { String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" }; ArrayList<String> list = filter(array, (s) -> { return s.split(",")[1].equals("女"); }, (s) -> { return s.split(",")[0].length() == 4; }); System.out.println(list); } public static ArrayList<String> filter(String[] arr, Predicate<String> pre1, Predicate<String> pre2){ ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); for (String s : arr) { if(pre1.and(pre2).test(s)){ list.add(s); } } return list; } }

执行结果：

3.7 Function接口

java.util.function.Function<T,R> 接口用来根据一个类型的数据得到另一个类型的数据，前者称为前置条件，后者称为后置条件。

抽象方法：apply

Function 接口中最主要的抽象方法为： R apply(T t) ，根据类型T的参数获取类型R的结果。 使用的场景例如：将String 类型转换为Integer 类型。

public class FunctionApply { public static void main(String[] args) { String s = "1234"; Integer get = change(s, (String str) -> { return Integer.parseInt(str); }); int print = get; System.out.println(print); } public static Integer change(String s, Function<String,Integer> fun){ return fun.apply(s); } }

输出结果：

默认方法：andThen

Function 接口中有一个默认的andThen 方法，用来进行组合操作。JDK源代码如：

default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) { Objects.requireNonNull(after); return (T t) ‐> after.apply(apply(t)); }

该方法同样用于“先做什么，再做什么”的场景，和Consumer 中的andThen 差不多：

public class FunctionAndThen { public static void main(String[] args) { String s = "1234"; String get = method(s, (String s1) -> { return Integer.parseInt(s1) + 10; }, (Integer integer) -> { return integer + ""; }); System.out.println(get); } public static String method(String s, Function<String,Integer> fun1, Function<Integer,String> fun2){ String str = fun1.andThen(fun2).apply(s); return str; } }

输出结果：

第一个操作是将字符串解析成为int数字，第二个操作是乘以10。两个操作通过andThen 按照前后顺序组合到了一起。

请注意，Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。

3.8 练习：自定义函数模型拼接

题目

请使用Function 进行函数模型的拼接，按照顺序需要执行的多个函数操作为： String str = "赵丽颖,20";

将字符串截取数字年龄部分，得到字符串；将上一步的字符串转换成为int类型的数字；将上一步的int数字累加100，得到结果int数字。

解答

public class Exam { public static void main(String[] args) { String str = "赵丽颖,20"; Integer in = method(str, (String s1) -> { return s1.split(",")[1]; }, (String s2) -> { return Integer.parseInt(s2); }, (Integer integer) -> { return integer + 100; }); System.out.println("最终得到的数字为："+in); } public static Integer method(String s, Function<String,String> fun1, Function<String,Integer> fun2, Function<Integer,Integer> fun3){ Integer get = fun1.andThen(fun2).andThen(fun3).apply(s); return get; } }

输出结果：