java day23【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。
1.2 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
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:
@FunctionalInterfacepublic 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:
@FunctionalInterfacepublic 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。
import java.util.Arrays;import java.util.Comparator;public class Demo06Comparator { private static Comparator<String> newComparator() { return (a, b) -> b.length() - a.length(); } public static void main(String[] args) { String[] array = { "abc", "ab", "abcd" }; System.out.println(Arrays.toString(array)); Arrays.sort(array, newComparator()); System.out.println(Arrays.toString(array)); }}
其中直接return一个Lambda表达式即可。
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。
import java.util.function.Supplier;public class Demo08Supplier { 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)); }}
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 Demo02Test { //定一个方法,方法的参数传递Supplier,泛型使用Integer public static int getMax(Supplier<Integer> sup){ return sup.get(); } public static void main(String[] args) { int arr[] = {2,3,4,52,333,23}; //调用getMax方法,参数传递Lambda int maxNum = getMax(()->{ //计算数组的最大值 int max = arr[0]; for(int i : arr){ if(i>max){ max = i; } } return max; }); System.out.println(maxNum); }}
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:
import java.util.function.Consumer;public class Demo09Consumer { private static void consumeString(Consumer<String> function) { function.accept("Hello"); } public static void main(String[] args) { consumeString(s -> System.out.println(s)); }}
当然,更好的写法是使用方法引用。
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:
import java.util.function.Consumer;public class Demo10ConsumerAndThen { private static void consumeString(Consumer<String> one, Consumer<String> two) { one.andThen(two).accept("Hello"); } public static void main(String[] args) { consumeString( s -> System.out.println(s.toUpperCase()), s -> System.out.println(s.toLowerCase())); }}
运行结果将会首先打印完全大写的HELLO,然后打印完全小写的hello。当然,通过链式写法可以实现更多步骤的组合。
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。
public static void main(String[] args) { String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" };}
解答
import java.util.function.Consumer;public class DemoConsumer { public static void main(String[] args) { String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,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[] array) { for (String info : array) { one.andThen(two).accept(info); // 姓名:迪丽热巴。性别:女。 } }}
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)
。用于条件判断的场景:
import java.util.function.Predicate;public class Demo15PredicateTest { private static void method(Predicate<String> predicate) { boolean veryLong = predicate.test("HelloWorld"); System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong); } public static void main(String[] args) { method(s -> s.length() > 5); }}
条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑,只要字符串长度大于5则认为很长。
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包含大写“H”,又要包含大写“W”,那么:
import java.util.function.Predicate;public class Demo16PredicateAnd { private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) { boolean isValid = one.and(two).test("Helloworld"); System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid); } public static void main(String[] args) { method(s -> s.contains("H"), s -> s.contains("W")); }}
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:
import java.util.function.Predicate;public class Demo16PredicateAnd { private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) { boolean isValid = one.or(two).test("Helloworld"); System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid); } public static void main(String[] args) { method(s -> s.contains("H"), s -> s.contains("W")); }}
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:
import java.util.function.Predicate;public class Demo17PredicateNegate { private static void method(Predicate<String> predicate) { boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWorld"); System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong); } public static void main(String[] args) { method(s -> s.length() < 5); }}
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
import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.function.Predicate;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" }; List<String> list = filter(array, s -> "女".equals(s.split(",")[1]), s -> s.split(",")[0].length() == 4); System.out.println(list); } private static List<String> filter(String[] array, Predicate<String> one, Predicate<String> two) { List<String> list = new ArrayList<>(); for (String info : array) { if (one.and(two).test(info)) { list.add(info); } } return list; }}
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。
import java.util.function.Function;public class Demo11FunctionApply { private static void method(Function<String, Integer> function) { int num = function.apply("10"); System.out.println(num + 20); } public static void main(String[] args) { method(s -> Integer.parseInt(s)); }}
当然,最好是通过方法引用的写法。
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:
import java.util.function.Function;public class Demo12FunctionAndThen { private static void method(Function<String, Integer> one, Function<Integer, Integer> two) { int num = one.andThen(two).apply("10"); System.out.println(num + 20); } public static void main(String[] args) { method(str->Integer.parseInt(str)+10, i -> i *= 10); }}
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
import java.util.function.Function;
public class DemoFunction {
public static void main(String[] args) {
String str = "赵丽颖,20";
int age = getAgeNum(str, s -> s.split(",")[1],
s ->Integer.parseInt(s),
n -> n += 100);
System.out.println(age);
}
private static int getAgeNum(String str, Function<String, String> one,
Function<String, Integer> two,
Function<Integer, Integer> three) {
return one.andThen(two).andThen(three).apply(str);
}
}
转载于:https://www.cnblogs.com/xuweng/p/11208117.html
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