函数式接口与lambda表达式

作者: 都怪这月色_ | 来源:发表于2020-08-31 16:04 被阅读0次

Java 8 (又称为 jdk 1.8) 是 Java 语言开发的一个主要版本。 Oracle 公司于 2014 年 3 月 18 日发布 Java 8 ，它支持函数式编程，新的 JavaScript 引擎，新的日期 API，新的Stream API 等，主要关注的是lambda表达式和stream流.

一、函数式接口

1、函数式接口概念

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。
注解@FunctionalInterface可以检测接口是否是一个函数式接口。(在合作开发中，避免同事修改此接口造成错误)

2、函数定义及使用

定义一个函数式接口:

//问候
@FunctionalInterface
interface GreetingService 
{
   void sayMessage();
}

定义此函数式接口的实现类：

public class GreetingServiceImpl implements GreetingService {
    @Override
    public void sayMessage() {
        System.out.println("say hello!");
    }
}

函数式接口一般作为方法的参数和返回值类型。

public class Demo {
    //定义一个方法，参数使用函数式接口GreetingService
    public static void show(GreetingService greetingService){
        greetingService.sayMessage();
    }

    public static void main(String[] args) {

        //调用show方法，方法的参数是一个接口，所以可以传递接口的实现类
        show(new GreetingServiceImpl());

        //调用show方法，方法的参数是一个接口，所以可以传递接口的匿名内部类
        show(new GreetingService() {
            @Override
            public void sayMessage() {
                System.out.println("使用匿名内部类重写接口中的抽象方法");
            }
        });
    }
}

二、lambda表达式

1、lambda表达式的基本使用

基本形式：

(参数列表)->{方法体}

函数式接口可以写为lambda表达式，表示起来更加简洁，上面的例子

public class Demo {
    //定义一个方法，参数使用函数式接口GreetingService
    public static void show(GreetingService greetingService){
        greetingService.sayMessage();
    }

    public static void main(String[] args) {
        //调用show方法，使用lambda表达式
        show(()->system.out.println("使用lambda重写接口中的抽象方法"));
    }
}

2、lambda表达式延迟加载

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 Test {

  public static void main(String[] args) {

    String msgA = "hello";
    String msgB = "world";
    String msgC = "java";
    showLog(1, msgA + msgB + msgC);
  }
  private static void showLog(int level, String msg) {
    //当日志级别为1时，打印日志
    if (level == 1) {
      System.out.println(msg);
    }
  }
}

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。

Lambda的更优写法

使用lambda必然先定义一个函数式接口：

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

对showLog方法进行改造

public class  Test {
    public static void main(String [] ags){
        String msgA = "hello";
        String msgB = "world";
        String msgC = "java";
        //lambda实现显示日志
        showLog(1,()->msgA+msgB+msgC);
        //证明lambda表达式的延迟执行
        showLog(1,()->{
            System.out.println("Lambda执行！");
            return msgA+msgB+msgC;
        });
    }
    
    private static void showLog(int level,MessageBuilder builder){
    if(level==1){
        System.out.println(builder.buildMessage());
    }   
    }
}

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。

三、常用的函数式接口

要使用lambda表达式，我们就要创建一个函数式接口，那每次用lambda表达式的时候岂不是很麻烦，这时候，java给我们内置了四大核心函数式接口。

函数式接口	参数类型	返回类型	用途
Supplier< T>接口,供给型接口	无	T	返回类型为T的对象，T get()
Consumer接口，消费型接口	T	void	对类型为T的对象应用操作，void accept(T t)
Function<T,R> 函数型接口	T	R	根据类型T的参数获取类型R的结果,R apply(T t)
Predicate接口,断定型接口	T	boolean	用于条件判断的场景,boolean test(T t)

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。

public class TestSupplier {

    private static String getString(Supplier<String> function){
        return  function.get();  
    }

    public static void main(String[] args) {
        String msgA= "Hello";
        String msgB="World";
        System.out.println(getString(()->msgA+msgB));
  }
}

1.1 求数组元素最大值

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。

public class TestSupplier {

    private static Integer getMax(Supplier<Integer> function){
        return  function.get();  
    }
    public static void main(String[] args) {
        int arr[] = {2,3,4,52,333,23};
        int maxNum = getMax(()->{
            int max = arr[0];
            for(int i:arr){
                if(i>max){
                    max = i;
                }
            }
            return max;
        });
        System.out.println("最大值为"+maxNum );
  }
}

2、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。
Consumer提供了accept(T t)的抽象方法，和andThen的默认方法,查看源码如下：

在这里插入图片描述

2.1 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 TestConsumer {

    public static void main(String[] args) {
        
        consumerString(s-> System.out.println(s));

    }
    private static void consumerString(Consumer<String> consumer){
        consumer.accept("hello world");
    }
}

2.2 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 。

public class TestConsumerAndThen {

    public static void main(String[] args) {

        cosumerAndthen((s)-> System.out.println(s.toLowerCase()),s-> System.out.println(s.toUpperCase()));
    }

    private static void  cosumerAndthen(Consumer<String> one,Consumer<String> two){
        one.andThen(two).accept("hello world");
    }

}

2.3 实例：格式化打印信息

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：

public class consumerDemo {
     public static void main(String[] args) {
        String[] array = { "周迅,女", "白冰,女", "黄晓明,男" };

        printInfo(s ->
            System.out.print("姓名："+s.split(",")[0]),
            s -> System.out.println("性别："+s.split(",")[1]) ,array);
    }

    private static void printInfo(Consumer<String> one,Consumer<String> two,String[] arrays){

        for(String array:arrays){
            one.andThen(two).accept(array);
        }
    }
}

3、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。

3.1 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。
例,将String类型转换为Integer类型：

public class TestFunction {

    public static void main(String[] args) {
        method(s->Integer.parseInt(s));
    }

    private static Integer method(Function<String,Integer> function){

        int num =  function.apply("10");
        System.out.println(num);
        return num;
    }
}

3.2 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。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 TestFunctionAndthen {

    public static void main(String[] args) {

        method(s -> Integer.parseInt(s),i->i*10);
    }

    private static void method(Function<String,Integer> one,Function<Integer,Integer> two){

        int num = one.andThen(two).apply("10");
        System.out.println(num);
    }
}

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。

3.3 实例：自定义函数模型拼接

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。

public class TestFunctionDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "赵丽颖,20";
        getAge(s->str.split(",")[1],
                s->Integer.parseInt(s),
                i->i+100,str);

    }

    private static void getAge(Function<String,String> one,Function<String,Integer> two,Function<Integer,Integer> three,String str){

        int num = one.andThen(two).andThen(three).apply(str);
        System.out.println(num);
    }
}

4、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。

4.1 抽象方法test

Predicate 接口中包含一个抽象方法： boolean test(T t) 。用于条件判断的场景：

public class TestPredicate {
    public static void main(String[] args) {
        method(s->s.length()>5);
    }
    
    private static void method(Predicate<String> predicate){
        boolean b = predicate.test("HelloWorld");
        System.out.println("字符串很长？"+b);
    }
}

4.2 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.
判断一个字符串既要包含大写“H”，又要包含大写“W”，那么：

public class TestPredicateAnd {

    public static void main(String[] args) {
        method(s->s.contains("H"),s->s.contains("W"));

    }
    private static void method(Predicate<String> one,Predicate<String> two){
        boolean b = one.and(two).test("HelloWorld");
        System.out.println("字符串是否符合要求？"+b);

    }
}

4.3 默认方法or

如果希望实现逻辑“字符串包含大写H或者包含大写W”，那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可，其他都不变：

public class TestPredicateAnd {

    public static void main(String[] args) {
        method(s->s.contains("H"),s->s.contains("W"));

    }
    private static void method(Predicate<String> one,Predicate<String> two){
        boolean b = one.or(two).test("HelloWorld");
        System.out.println("字符串是否符合要求？"+b);

    }
}

4.4 默认方法or

“与”、“或”已经了解了，剩下的“非”（取反）也会简单.

public class TestPredicate {
    public static void main(String[] args) {
        method(s->s.length()>5);
    }
    
    private static void method(Predicate<String> predicate){
        boolean b = predicate.negate().test("HelloWorld");
        System.out.println("字符串很长？"+b);
    }
}

4.5 实例：集合信息筛选

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 TestPredicateDemo {

    public static void main(String[] args) {
        String [] arrays={"迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女"};

        List<String> list = filter(s->s.split(",")[1].equals("女"),
                s->s.split(",")[0].length()==4,
                arrays);
        System.out.println(list);
    }

    private static List<String> filter(Predicate<String> one,Predicate<String> two, String[] arrys){
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for(String s:arrys){
            boolean b = one.and(two).test(s);
            if(b){
                list.add(s);
            }
        }
        return list;
    }
}

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