Java函数式编程（Lambda表达式、Stream流用法）

函数式编程

1、函数式编程思想

1.1.1 概念

面向对象思想需要关注用什么对象完成什么事情。而函数式编程思想就类似于我们数学中的函数。它主要关注的是对数据进行了什么操作。

1.1.2 优点

代码简洁、开发快速
接近自然语言，易于理解
易于 ” 并发编程 “

2、Lambda表达式

2.1 概述

Lambda是JDK8中的一个语法糖。可以看成是一个语法糖，他可以对某些匿名内部类的写法进行简化。它是函数式编程思想的一个重要体现。让我们不用关注什么是对象。而是更关注我们对数据进行了什么操作。

2.2 核心原则

可推导可省略

2.3 基本格式

(参数列表) -> {代码}

例一：

我们在创建线程并启动的时可以使用匿名内部类的写法

new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("hhhhhhhh");}
}).start();

可以使用lambda的格式进行修改，修改后如下：

new Thread(() -> {System.out.println("hhhhhhhh");
}).start();

2.4 省略规则

参数类型可以省略
方法体只有一句代码时大括号和return和唯一一句代码的分号可以省略
方法只有一个参数小括号可以省略

3、Stream流

3.1 概述

Java8的stream使用的是函数式编程模式，如同他的名字一样，它可以被用来对集合或数组进行链状流式的操作。可以更方便的让我们对集合或者数组进行操作。

3.2 案例准备数据

依赖 lombok

<dependencies><dependency><groupId>org.projectlombok</groupId><artifactId>lombok</artifactId><version>1.18.22</version></dependency>
</dependencies>

实体类和测试方法

作家

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@EqualsAndHashCode
public class Author {//idprivate Long id;//姓名private String name;//年龄private Integer age;//简介private String intro;//作品private List<Book> books;
}

书籍

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@EqualsAndHashCode
public class Book {private Long id;//书名private String name;//分类private String category;//评分private Integer score;//简介private String intro;
}

测试方法

public class StreamTestDemo {private static List<Author> getAuthors(){//数据初始化Author author = new Author(  1L,"蒙多", 33,"一个从菜刀中明悟哲理的祖安人",  null);Author author2= new Author( 2L, "亚拉索", 15,"狂风也追逐不上他的思考速度", null);Author author3 = new Author( 3L, "易", 14,"是这个世界在限制他的思维", null);Author author4 = new Author(  3L,"易", 14,"是这个世界在限制他的思维", null);//书籍列表List<Book> books1 = new ArrayList<>();List<Book> books2 = new ArrayList<>();List<Book> books3 = new ArrayList<>();books1.add(new Book(1L,"刀的两侧是光明与黑暗","哲学,爱情",88,"用一把刀划分了爱恨"));books1.add(new Book(2L,"一个人不能死在同一把刀下","个人成长,爱情",99, "讲述如何从失败中明悟真理"));books2.add(new Book(3L,"那风吹不到的地方", "哲学",85 ,"带你用思维去领略世界的尽头"));books2.add(new Book(3L, "那风吹不到的地方", "哲学" ,85, "带你用思维去领略世界的尽头"));books2.add(new Book(4L , "吹或不吹" ,"爱情，个人传记",56,"一个哲学家的恋爱观注定很难把他所在的时代理解"));books3.add(new Book(5L, "你的剑就是我的剑", "爱情",56, "无法想象一个武者能对他的伴侣这么的宽容"));books3.add(new Book(6L,"风与剑","个人传记" ,100,"两个哲学家灵魂和肉体的碰撞会激起怎么样的火花呢?"));books3.add(new Book(6L,"风与剑","个人传记" ,100,"两个哲学家灵魂和肉体的碰撞会激起怎么样的火花呢?"));author.setBooks(books1);author2.setBooks(books2);author3.setBooks(books3);author4.setBooks(books3);List<Author> authorList = new ArrayList<>(Arrays.asList(author, author2, author3, author4));return authorList;}}

3.3 快速入门

3.3.1 需求

我们可以调用getAuthors方法获取到作家的集合。现在需要打印所有年龄小于18的作家的名字，并且要注意去重。

3.3.2 实现

        //我们可以调用getAuthors方法获取到作家的集合。现在需要打印所有年龄小于18的作家的名字，并且要注意去重。List<Author> authors = getAuthors();authors.stream()//把集合转换成流.distinct()//去除重复.filter(author -> author.getAge()>18) //过滤 年龄小于18.forEach(author -> System.out.println(author.getName()));//循环操作

3.4 常用操作

3.4.1 创建流

单列集合：集合对象 .stream()

List<Author> authors = getAuthors();
Stream<Author> stream = authors.stream();

数组：Arrays.stream(数组) 或者使用Stream.of 来创建

Integer []arr = {1,2,3,4,53};
stream<Integer> stream = Arrays.stream(arr);
stream<Integer> stream2 = stream.of(arr);

双列集合：转换成单列集合后在创建

Map<string,Integer> map = new HashMap<>O;
map.put("蜡笔小新",19);
map.put("黑子",17);
map.put("日向翔阳",16);
stream<Map. Entry<string，Integer>> stream = map.entryset().stream();

3.4.2 中间操作

filter

可以对流中的元素进行过滤，符合过滤条件的才能继续留在流中

例如：

        //打印所有姓名长度大于1的作家的姓名List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().distinct().filter(item -> item.getName().length() > 1).forEach(it -> System.out.println(it.getName()));

map

可以把对流中的元素进行计算或转换

例如：

        List<Author> authors = getAuthors();//打印所有作家的姓名authors.stream().map(author -> author.getName()).forEach(s -> System.out.println(s));//所有作家的年龄加10authors.stream().map(author -> author.getAge()).map(age -> age+10).forEach(age -> System.out.println(age));

distinct

可以去除流中重复的元素

例如：

        //打印所有作家的名字，要求不能有重复List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().distinct().forEach(author -> System.out.println(author.getName()));

sorted

可以对流中的元素进行排序

例如

        //对流中的元素按照降序进行排序，并且不能有重复//无参的方式List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().distinct().sorted().forEach(author -> System.out.println(author.getAge()));//有参的方式authors.stream().distinct().sorted((o1, o2) -> o2.getAge() - o1.getAge()).forEach(author -> System.out.println(author.getAge()));

注意：

如果调用空参的sorted方法，需要流中的元素实现了Comparable

limit

可以设置最大长度，超出的部分将抛弃

例如：

        // 对流中的元素按照年龄降序排序，并且不能有重复的元素，然后打印其中两个年龄最大的作家的名字List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().distinct().sorted( (o1, o2) -> o2.getAge() - o1.getAge()).limit(2).forEach(author -> System.out.println(author));

skip

跳过流中的前n个元素，返回剩下的元素

例如

        //打印除了年龄最大的作家外其它的作家，要求不能有重复并且按照年龄降序排列List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().distinct().sorted((o1, o2) -> o2.getAge() - o1.getAge()).skip(1).forEach(author -> System.out.println(author.getName()));

flatMap

map只能把一个对象转换成另一个对象来作为流中的元素。而flatMap可以把一个对象作为流中的元素

例一：

        //打印所有书籍的名字。要求对重复的名字去重List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().flatMap(author -> author.getBooks().stream())//返回流.distinct().forEach(book -> System.out.println(book));

例二：

        //打印所有数据所有分类，要求对分类去重，不能出现这种格式：哲学，爱情List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().flatMap(author -> author.getBooks().stream()).distinct().flatMap(book -> Arrays.stream(book.getCategory().split(","))).distinct().forEach(category -> System.out.println(category.toString()));

3.4.3 终结操作

forEach

对流中的元素进行遍历操作，我们通过传入的参数去指定对遍历的元素进行什么具体操作

例子：

        //输出所有作家的名字List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().map(author -> author.getName()).distinct().forEach(name -> System.out.println(name));

count

可以用来获取当前流中元素的个数

例子：

        //获取流中元素的个数List<Author> authors = getAuthors();long count = authors.stream().distinct().count();System.out.println(count);

max & min

可以用来获取流中的最值

例子：

        //分别获取这些作家的最高分和最低分List<Author> authors = getAuthors();Optional<Integer> max = authors.stream().flatMap(author -> author.getBooks().stream()).distinct().map(book -> book.getScore()).max((score1, score2) -> score1 - score2);Optional<Integer> min = authors.stream().flatMap(author -> author.getBooks().stream()).distinct().map(book -> book.getScore()).min((score1, score2) -> score1 - score2);System.out.println(max.get());System.out.println(min.get());

collect

把当前流转换为一个集合

例子：

        //获取一个Map集合，map的key为作者名，value为List<Book>List<Author> authors = getAuthors();Map<String, List<Book>> map = authors.stream().distinct().collect(Collectors.toMap(author -> author.getName(), author -> author.getBooks()));System.out.println(map);

查找与匹配

anyMatch

可以用来判段是否有任意符合匹配条件的元素，结果为boolean类型

例子：

        //判断是否有年龄在29岁以上的作家List<Author> authors = getAuthors();boolean b = authors.stream().anyMatch(author -> author.getAge() > 29);System.out.println(b);

allMatch

可以用来判断是否都符合匹配条件，结果为boolean类型。如果都符合结果为true，否则结果为false

例子：

        //判断是否都是成年人List<Author> authors = getAuthors();boolean b = authors.stream().allMatch(author -> author.getAge() >= 18);System.out.println(b);

noneMatch

可以判断流中的元素是否都不符合匹配条件。如果都不符合结果为true，否则结果为false

例子：

        //判断作家是否都没有超过50岁List<Author> authors = getAuthors();boolean b = authors.stream().noneMatch(author -> author.getAge() >= 50);System.out.println(b);

findAny

获取流中任意一个元素。该方法没有办法保证获取的一定是流中的第一个元素

例子：

        //获取任意一个大于18的作家，如果存在就输出他的名字List<Author> authors = getAuthors();Optional<Author> optional = authors.stream().filter(author -> author.getAge()>18).findAny();optional.ifPresent(author -> System.out.println(author.getName()));

findFirst

获取流中第一个元素

例子：

        //获取一个年龄最小的作家，并输出他的名字List<Author> authors = getAuthors();Optional<Author> optionalAuthor = authors.stream().sorted((o1, o2) -> o1.getAge() - o2.getAge()).findFirst();optionalAuthor.ifPresent(author -> System.out.println(author.getName()));

reduce归并

对流中的数据按照你指定的计算方式计算出一个结果（缩紧操作）

reduce的作用是吧stream中的元素组合起来，我们可以传入一个初始值，他会按照我们的计算方式依次拿流中的元素和初始化值的基础上进行计算，计算结果在和后面的元素计算

reduce两个参数的重载形式内部的计算方式如下：

 T result = identity;for(T element : this.stream){result = accumulator.apply(result, element);return result;}

其中identity就是我们可以通过方法参数传入的初始值，accumulator 的 apply 具体进行什么计算也是我们方法参数来确定的

        // 对所有作家的年龄求和List<Author> authors = getAuthors();Integer reduce = authors.stream().map(author -> author.getAge()).reduce(0, (integer1, integer2) -> integer1 + integer2);System.out.println(reduce);// 使用reduce求所有作者中年龄的最大值List<Author> authors = getAuthors();Integer reduce = authors.stream().map(author -> author.getAge()).reduce(Integer.MAX_VALUE, (integer, integer2) -> integer > integer2 ? integer : integer2);System.out.println(reduce);//使用reduce求所有作者中年龄的最小值List<Author> authors = getAuthors();Integer reduce = authors.stream().map(author -> author.getAge()).reduce(Integer.MAX_VALUE, (integer, integer2) -> integer > integer2 ? integer2 : integer);System.out.println(reduce);

reduce一个参数的重载形式内部的计算

     boolean foundAny = fasle;T result = null;for(T element : this.stream) {if(!foundAny) {foundAny = true;result = element;} else {result = accumulator.apply(result, element);}return foundAny ? Optional.of(result) : Optional.empty();}

一个参数的重载形式

        //使用reduce求所有作者中年龄的最小值List<Author> authors = getAuthors();Integer reduce = authors.stream().map(author -> author.getAge()).reduce(Integer.MAX_VALUE, (integer, integer2) -> integer > integer2 ? integer2 : integer);System.out.println(reduce);

3.5 注意事项

惰性求值（如果没有终结操作，没有中间操作是不会得到执行的）
流是一次性的（一旦一个流对象经过一个终结操作后。这个流就不能在使用）
不会影响原数据（我们在流中可以进行多数据进行很多处理。但是正常情况下是不会影响原来集合中的元素的。这往往也是我们期望的）

4、Optional

4.1 概述

我们在编写代码的时候出现最多的就是空指针异常。所以在很多情况下我们需要做各种非空判断。

例如：

        Author author = getAuthor();if (author == null) {System.out.println(author.getName());}

尤其对象的属性还是一个对象的情况下。这种判断会更多

而过多的判断语句会让我们的代码显得臃肿不堪

所以在JDK8中引入了Optional，养成使用Optional的习惯后你可以写出更优雅的代码来避免空指针异常

并且在很多函数式编程相关的api中也都用到了Optional，如果不会使用Optional也会对函数式编程的学习造成影响

4.2 使用

4.2.1 创建对象

Optional就好像是包装类，可以把我们具体的数据封装到Optional对象内部。然后我们去使用Optional中封装好的方法操作封装进去的数据，就可以非常优雅的避免空指针的异常。

我们一般使用 Optional 的静态方法ofNullable来把数据封装成一个Optional对象。无论传入的参数是否为null都不会出现问题。

        Author author = getAuthor();Optional<Author> authorOptional = Optional.ofNullable(author);

你可能会觉得加一行代码来封装数据会比较麻烦。但是如果改造一下getAuthor方法，让其返回的值就是Optional的话，我们在使用就会方便很多。

而且在实际的开发中我们很多数据都是从数据库获取的，Mybatis从3.5版本可以也已经支持Optional了。我们可以直接把dao方法返回的值类型定义为Optional类型，MyBatis会自己把数据封装成Optional对象返回。封装的过程也不需要我们自己操作

如果你 确定一个对象不是空 的则可以使用 Optional 的 静态方法of 来把数据封装成Optional对象

        Author author = getAuthor();Optional<Author> authorOptional = Optional.of(author);

但是一定要注意，如果使用的of传入的参数必须不为null

如果一个方法的返回值类型是Optional类型。而如果我们经判断发现某次计算得到的返回值为null，这个时候就需要把null封装成Optional对象返回。这时则可以使用Optional的静态方法empty来进行封装

Optional.empty();

4.2.2 安全消费值

我们获取到一个Optional对象后肯定需要对其中的数据进行使用。这时我们可以使用其ifPresent方法对来消费其中的值。

这个方法会判断其内封装的数据是否为空，不为空时才会执行具体的消费代码。这样使用起来就更加安全了。

例如：以下写法就优雅的避免了空指针异常。

        Optional<Author> authorOptional = Optional.ofNullable(author);authorOptional.ifPresent(author1 -> System.out.println(author1.getName()));

4.2.3 获取值

如果我们想获取值自己进行处理的话可以使用get方法获取，但是不推荐。因为当Optional内部的数据为空的时候会出现空指针异常。

4.2.4 安全获取值

如果我们期望安全的获取值。我们不推荐使用get方法，而是使用Optional提供的以下方法

orElseGet

获取数据并且设置数据为空时的默认值。如果数据不为空就能获取到该数据。如果为空则根据你传入的参数来创建对象做为默认值返回
```
       Optional<Author> authorOptional = Optional.ofNullable(author);Author author1 = authorOptional.orElseGet(() -> new Author());
```

orElseThrow

获取数据，如果数据不为空就能获取到该数据。如果为空则根据你传入的参数来创建异常抛出

        Optional<Author> authorOptional = Optional.ofNullable(author);try {Author author2 = authorOptional.orElseThrow(() -> new RuntimeException("author为空"));} catch (Throwable throwable) {throwable.printStackTrace();}

4.2.5 过滤

我们可以使用filter方法对数据进行过滤。如果原本是有数据的，但是不符合判断，也会变成一个无数据的Optional对象

        Optional<Author> authorOptional = Optional.ofNullable(author);authorOptional.filter(author1 -> author1.getAge() < 18).ifPresent(author1 -> System.out.println(author1.getAge()));

4.2.6 判断

我们可以使用isPresent方法进行是否存在数据的判断。如果为空返回false，否则为true。但是这种方式不能体现Optional的好处，更推荐使用ifPresent方法

        Optional<Author> authorOptional = Optional.ofNullable(author);if (authorOptional.isPresent()) {System.out.println(authorOptional.get().getName());}

4.2.7 数据转换

Optional还提供了map可以让我们对数据进行转换，并且转换得到的数据还是被Optional包装好的，保证了我们的使用安全。

例如我们想获取作家的书籍集合

        List<Author> authors = getAuthors();Optional<Author> authorOptional = Optional.ofNullable(authors.get(0));authorOptional.map(author -> author.getBooks()).ifPresent(books -> System.out.println(books));

5、函数式接口

5.1 概述

只有一个抽象方法的接口我们称之为函数式接口

jdk的函数式接口都加上了 @FunctionalInterface 注解进行标识、但是无论是否加上该注解只要接口中有一个抽象方法，都是函数式接口

5.2 常见的函数式接口

Consumer 消费接口

根据其中抽象方法的参数列表和返回值类型知道，我们可以在方法中对传入的参数进行消费

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {/*** Performs this operation on the given argument.** @param t the input argument*/void accept(T t);

Function 计算转换接口

根据其中抽象方法的返回值类型和参数列表可以知道，我们可以在方法中对传入的参数计算和转换，把结果返回

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {/*** Applies this function to the given argument.** @param t the function argument* @return the function result*/R apply(T t);

5.3、常用的默认方法

and

我们在使用Predicate接口的时候可能需要进行判断条件的拼接。而and方法相当于 && 来拼接两个判断条件

例如：

        //打印作家中年龄大于17并且姓名长度大于1的作家List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().filter(new Predicate<Author>() {@Overridepublic boolean test(Author author) {return author.getAge()>17;}}.and(author -> author.getName().length() > 1)).forEach(author -> System.out.println(author.getAge()+":::"+author.getName()));

我们在使用Predicate接口的时候可能需要进行判断条件的拼接。而or方法相当于 || 来拼接两个判断条件

        //打印作家中年龄大于17或名字长度小于2的作家List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().filter(new Predicate<Author>() {@Overridepublic boolean test(Author author) {return author.getAge()>17;}}.or(author -> author.getName().length() < 2)).forEach(author -> System.out.println(author.getName() + ":::" + author.getAge()));

negate

Predicate接口中的方法，negate() 方法相当于在判断前面加了个！，表示取反

例如：

        //打印作家中年龄不大于17的作家List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().filter(new Predicate<Author>() {@Overridepublic boolean test(Author author) {return author.getAge()>17;}}.negate()).forEach(author -> System.out.println(author.getName()+"::::"+author.getAge()));

6、方法引用

我们在使用lambda时，如果方法体只有一个方法调用的话（包括构造方法），我们可以用方法引用来进一步简化方法

6.1 推荐用法

我们在使用lambda时不需要考虑什么时候用方法引用，用哪种方法引用，方法引用的格式是什么，我们只需要在写完lambda方法发现方法体只有一行代码，并且是方法的调用时使用快捷键尝试是否能够方法引用即可，

当我们方法引用使用的多了，慢慢的也可以直接写方法引用

6.2 基本格式

类名或者对象名 :: 方法名

6.3 语法详解

6.3.1 引用静态方法

其实就是引用类的静态方法

格式

类名::方法名

使用前提

如果我们在重写方法的时候，方法体中只有一行代码，并且这行代码是 调用了某个类的静态方法，并且我们把重写的 抽象方法中所有的参数都按照顺序传入了这个静态方法中，这个时候我们就可以引用静态方法

例如：

如下代码就可以用方法引用进行优化

List<Author> authors = getAuthors();Stream<Author> authorStream = authors.stream();authorStream.map(author -> author.getAge()).map(age -> String.valueOf(age));

优化后：

List<Author> authors = getAuthors();Stream<Author> authorStream = authors.stream();authorStream.map(author -> author.getAge()).map(String::valueOf);

6.3.2 引用对象的实例方法

格式

对象名::方法名

使用前提

如果我们在重写方法的时候，方法体中只有一行代码，并且这行代码是 调用了某个对象的成员方法，并且我们把重写的 抽象方法中所有的参数都按照顺序传入了这个成员方法中，这个时候我们就可以用引用对象的实例方法

        List<Author> authors = getAuthors();Stream<Author> authorStream = authors.stream();StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();authorStream.map(author -> author.getName()).forEach(name -> stringBuilder.append(name));

优化后：

        List<Author> authors = getAuthors();Stream<Author> authorStream = authors.stream();StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();authorStream.map(author -> author.getName()).forEach(stringBuilder::append);

6.3.4 引用类的实例方法

格式

类名::方法名

使用前提

如果我们在重写方法的时候，方法体中只有一行代码，并且这行代码是调用了第一个参数的成员方法，并且我们要把重写的抽象方法中剩余的所有参数都按顺序传入了这个成员方法中，这个时候我们就可以引用类的实例方法

public class MethodDemo {interface UserString{String use(String str,int start,int length);}public static String subAuthorName(String str,UserString userString){int start = 0;int length = 2;return userString.use(str,start,length);}public static void main(String[] args) {subAuthorName("三更半夜", new UserString() {@Overridepublic String use(String str, int start, int length) {return str.substring(start,length);}});}
}

优化后如下：

public static void main(String[] args) {String subAuthorName = subAuthorName("三更半夜", String::substring);System.out.println(subAuthorName);
}

6.3.5 构造器引用

如果方法体中的一行代码是构造器的话就可以使用构造器引用

格式

类名::new

使用前提

如果我们在重写方法的时候，方法体中只有一行代码，并且这行代码是调用了某个类的构造方法，并且我们把要重写的抽象方法的所有的参数都按照顺序传入了这个构造方法中，这个时候我们就可以引用构造器

        List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().map(author -> author.getName()).map(name -> new StringBuilder(name)).map(sb -> sb.append("三更") ).forEach(stringBuilder -> System.out.println(stringBuilder));

优化后：

        List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().map(author -> author.getName()).map(StringBuilder::new).map(sb -> sb.append("三更") ).forEach(stringBuilder -> System.out.println(stringBuilder));

7、高级用法

基本数据类型优化

我们之前用到的很多Stream的方法由于都使用了泛型。所以涉及的参数和返回值都是引用数据类型。

即使我们操作的都是整数小数，但是实际用的都是包装类。JDK5中引入的自动装修和自动拆箱让我们在使用包装类的时候就好像使用基本数据类型一样方便。但是你一定要知道装箱和拆箱肯定是要消耗时间的。虽然这个时间消耗很小。但是在大量数据重复的拆箱装箱的时候，你就不能无视这个时间损耗了

所以为了让我们能够对这部分进行优化。Stream还提供了很多专门针对基本数据类型的方法。

例如：mapToInt，mapToLong，mapToDouble，flatMapToInt，flatMapToDouble等

        List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().map(author -> author.getAge()).map(age -> age + 10).filter(age -> age > 18).map(age -> age + 2).forEach(System.out::println);

优化后：

        List<Author> authors = getAuthors();authors.stream().mapToInt(author -> author.getAge()).map(age -> age + 10).filter(age -> age > 18).map(age -> age + 2).forEach(System.out::println);