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Java8中的函数式接口

Java8中的函数式接口

作者: 逆水寻洲 | 来源:发表于2019-06-30 14:42 被阅读0次

    最近看了慕课网的《SpringBoot2.0不容错过的新特性 WebFlux响应式编程》教程,里面介绍了关于Java8函数式接口的相关知识。看完觉得意犹未尽,找了几篇博客对比学习。这里个人记录一下关于这边面的一些知识。
    大部分内容转自:必看:深入学习Java8中的函数式接口

    函数式接口

    函数式接口(Functional Interface)就是一个有且仅有一个抽象方法,但是可以有多个非抽象方法的接口。
    函数式接口可以被隐式转换为 lambda 表达式。

    函数式接口用@FunctionalInterface 注解标识。

    函数接口有三条重要法则:
    1. 一个函数接口只有一个抽象方法。
    2. 在 Object 类中属于公共方法的抽象方法不会被视为单一抽象方法。
      函数接口可以有默认方法和静态方法。
    3. 任何满足单一抽象方法法则的接口,都会被自动视为函数接口。这包括 Runnable 和 Callable 等传统的接口,以及您自己构建的自定义接口。

    怎么理解,看几个例子。

    比如:你声明一个接口:

    image

    这会编译错,编译器会告诉你no target method。而如果加一个方法:

    image

    这就OK了,一个函数式接口声明好了。再加一个呢?

    image

    不ok,明确说了只有一个抽象方法嘛。但是如果换一种函数签名:

    image

    错误依旧,因为这个方法签名是Object类的public方法。而再改一下:

    image

    这就OK了。一个抽象方法,一个Object的public方法,相安无事。Object还有其他方法,clone方法试试会怎么样?

    image

    这又不行了,因为前面明确说了,要是Object的public方法,而clone是protected的。

    所以总结一句话就是:

    函数式接口,有且仅有一个抽象方法,Object的public方法除外。

    因为Java本身支持多接口实现,你定义一个Class可以implements多个interface。所以这个限制也没什么影响,如果想约定一个函数式接口来统一,也可以做一些默认的实现来达到一个接口多个抽象方法的目的,比如下面这种做法:

    一个普通接口NonFunc:

    image

    函数式接口Func:

    image

    实现的测试类:

    image

    函数式接口的一大特性就是可以被lambda表达式和函数引用表达式代替。也就是说声明这样的接口,是可以灵活的以方法来传参。看个例子:

    image

    上面例子列举了一个lambda模式和一个方法引用模式,这样就可以利用函数式编程强大的能力,将方法作为参数了。

    JDK 1.8 新增加的函数接口:

    java.util.function 它包含了很多类,用来支持 Java的 函数式编程,主要包含几大类:Function、Predicate、Supplier、Consumer和*Operator(没有Operator接口,只有类似BinaryOperator这样的接口)。

    Function 接口

    关于Function接口,其接口声明是一个函数式接口,其抽象表达函数为

    image

    函数意为将参数T传递给一个函数,返回R。即R=Function(T)
    其默认实现了2个default方法,分别是compose、andThen。若FunctionA. compose(FunctionB),先执行FunctionB,再FunctionA。FunctionA. andThen(FunctionB),先执行FunctionA,再FunctionB。则看个例子:

    public static void main(String[] args) {
            Function<Integer,Integer> incr= x->x+1;
            Function<Integer,Integer> multiply=x->x*2;
            int x=3;
            // 3*2+1
            System.out.println("compose:  "+incr.compose(multiply).apply(x));
            // (3+1)*2
            System.out.println("andThen:  "+incr.andThen(multiply).apply(x));
        }
    // 打印如下:
    //    compose:  7
    //    andThen:  8
    

    高阶函数

    只是普通的lambda表达式,其能力有限。我们会希望引入更强大的函数能力——高阶函数,可以定义任意同类计算的函数。
    高阶函数:就是返回函数的函数。

    比如这个函数定义,参数是z,返回值是一个Function,这个Function本身又接受另一个参数y,返回z+y。于是我们可以根据这个函数,定义任意加法函数:

    image

    由于高阶函数接受一个函数作为参数,结果返回另一个函数,所以是典型的函数到函数的映射。
    BiFunction提供了二元函数的一个接口声明,举例来说:

    image

    其输出结果将是:f(z)=x*y, when x=3,y=5, then f(z)=15。

    二元函数没有compose能力,只是默认实现了andThen。

    有了一元和二元函数,那么可以通过组合扩展出更多的函数可能。

    Function接口相关的接口包括:

    BiFunction :R apply(T t, U u);接受两个参数,返回一个值,代表一个二元函数;

    DoubleFunction :R apply(double value);只处理double类型的一元函数;

    IntFunction :R apply(int value);只处理int参数的一元函数;

    LongFunction :R apply(long value);只处理long参数的一元函数;

    ToDoubleFunction:double applyAsDouble(T value);返回double的一元函数;

    ToDoubleBiFunction:double applyAsDouble(T t, U u);返回double的二元函数;

    ToIntFunction:int applyAsInt(T value);返回int的一元函数;

    ToIntBiFunction:int applyAsInt(T t, U u);返回int的二元函数;

    ToLongFunction:long applyAsLong(T value);返回long的一元函数;

    ToLongBiFunction:long applyAsLong(T t, U u);返回long的二元函数;

    DoubleToIntFunction:int applyAsInt(double value);接受double返回int的一元函数;

    DoubleToLongFunction:long applyAsLong(double value);接受double返回long的一元函数;

    IntToDoubleFunction:double applyAsDouble(int value);接受int返回double的一元函数;

    IntToLongFunction:long applyAsLong(int value);接受int返回long的一元函数;

    LongToDoubleFunction:double applyAsDouble(long value);接受long返回double的一元函数;

    LongToIntFunction:int applyAsInt(long value);接受long返回int的一元函数;

    Operator

    Operator其实就是Function,函数有时候也叫作算子。算子在Java8中接口描述更像是函数的补充,和上面的很多类型映射型函数类似。

    算子Operator包括:UnaryOperator和BinaryOperator。分别对应单元算子和二元算子。

    算子的接口声明如下:

    image

    二元算子的声明:

    image

    很明显,算子就是一个针对同类型输入输出的一个映射。在此接口下,只需声明一个泛型参数T即可。对应上面的例子:

    image

    例子里补充一点的是,BinaryOperator提供了两个默认的static快捷实现,帮助实现二元函数min(x,y)和max(x,y),使用时注意的是排序器可别传反了:)

    其他的Operator接口:(不解释了)

    LongUnaryOperator:long applyAsLong(long operand);

    IntUnaryOperator:int applyAsInt(int operand);

    DoubleUnaryOperator:double applyAsDouble(double operand);

    DoubleBinaryOperator:double applyAsDouble(double left, double right);

    IntBinaryOperator:int applyAsInt(int left, int right);

    LongBinaryOperator:long applyAsLong(long left, long right);

    Predicate

    predicate是一个谓词函数,主要作为一个谓词演算推导真假值存在,其意义在于帮助开发一些返回bool值的Function。本质上也是一个单元函数接口,其抽象方法test接受一个泛型参数T,返回一个boolean值。等价于一个Function的boolean型返回值的子集。

    image

    其默认方法也封装了and、or和negate逻辑。写个小例子看看:

    image

    Predicate在Stream中有应用,Stream的filter方法就是接受Predicate作为入参的。这个具体在后面使用Stream的时候再分析深入。

    其他Predicate接口:

    BiPredicate:boolean test(T t, U u);接受两个参数的二元谓词

    DoublePredicate:boolean test(double value);入参为double的谓词函数

    IntPredicate:boolean test(int value);入参为int的谓词函数

    LongPredicate:boolean test(long value);入参为long的谓词函数

    Consumer

    看名字就可以想到,这像谓词函数接口一样,也是一个Function接口的特殊表达——接受一个泛型参数,不需要返回值的函数接口。

    image

    这个接口声明太重要了,对于一些纯粹consume型的函数,没有Consumer的定义真无法被Function家族的函数接口表达。因为Function一定需要一个泛型参数作为返回值类型(当然不排除你使用Function来定义,但是一直返回一个无用的值)。比如下面的例子,如果没有Consumer,类似的行为使用Function表达就一定需要一个返回值。

    image

    其他Consumer接口:

    BiConsumer:void accept(T t, U u);接受两个参数

    DoubleConsumer:void accept(double value);接受一个double参数

    IntConsumer:void accept(int value);接受一个int参数

    LongConsumer:void accept(long value);接受一个long参数

    ObjDoubleConsumer:void accept(T t, double value);接受一个泛型参数一个double参数

    ObjIntConsumer:void accept(T t, int value);接受一个泛型参数一个int参数

    ObjLongConsumer:void accept(T t, long value);接受一个泛型参数一个long参数

    Supplier

    最后说的是一个叫做Supplier的函数接口,其声明如下:

    image

    其简洁的声明,会让人以为不是函数。这个抽象方法的声明,同Consumer相反,是一个只声明了返回值,不需要参数的函数(这还叫函数?)。也就是说Supplier其实表达的不是从一个参数空间到结果空间的映射能力,而是表达一种生成能力,因为我们常见的场景中不止是要consume(Consumer)或者是简单的map(Function),还包括了new这个动作。而Supplier就表达了这种能力。

    比如你要是返回一个常量,那可以使用类似的做法:

    这保证supplier对象输出的一直是1。

    如果是要利用构造函数的能力呢?就可以这样:

    image

    这样的输出可以看到,全部的对象都是new出来的。

    这样的场景在Stream计算中会经常用到,具体在分析Java 8中Stream的时候再深入。

    其他Supplier接口:

    BooleanSupplier:boolean getAsBoolean();返回boolean

    DoubleSupplier:double getAsDouble();返回double

    IntSupplier:int getAsInt();返回int

    LongSupplier:long getAsLong();返回long

    总结

    整个函数式接口的大概总结如下:

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