Java8 函數(shù)式編程詳解

Author:Dorae
Date:2017年11月1日23:03:26
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說起Java8，可能很多人都已經(jīng)知道其最大的改進(jìn)，就是引入了Lambda表達(dá)式與Stream，畢竟Java9都已近發(fā)布了，Java8發(fā)布了也已經(jīng)近三年。那么，今天我們就先來講一下Java8引入的Lambda表達(dá)式，以及由此引入的函數(shù)式編程，以及函數(shù)式接口。

什么是函數(shù)式編程

函數(shù)式編程并不是Java新提出的概念，其與指令編程相比，強(qiáng)調(diào)函數(shù)的計(jì)算比指令的計(jì)算更重要；與過程化編程相比，其中函數(shù)的計(jì)算可以隨時(shí)調(diào)用。

當(dāng)然，大家應(yīng)該都知道面向?qū)ο蟮奶匦裕ǔ橄蟆⒎庋b、繼承、多態(tài)）。其實(shí)在Java8出現(xiàn)之前，我們關(guān)注的往往是某一類對(duì)象應(yīng)該具有什么樣的屬性，當(dāng)然這也是面向?qū)ο蟮暮诵?-對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象。但是java8出現(xiàn)以后，這一點(diǎn)開始出現(xiàn)變化，似乎在某種場景下，更加關(guān)注某一類共有的行為（這似乎與之前的接口有些類似），這也就是java8提出函數(shù)式編程的目的。如圖1-1所示，展示了面向?qū)ο缶幊痰矫嫦蛐袨榫幊痰淖兓?/p>

圖1-1

為什么需要Lambda表達(dá)式

首先，不得不提增加Lambda的目的，其實(shí)就是為了支持函數(shù)式編程，而為了支持Lambda表達(dá)式，才有了函數(shù)式接口。另外，為了在面對(duì)大型數(shù)據(jù)集合時(shí)，為了能夠更加高效的開發(fā)，編寫的代碼更加易于維護(hù)，更加容易運(yùn)行在多核CPU上，java在語言層面增加了Lambda表達(dá)式。

第一個(gè)Lambda表達(dá)式

前邊廢話了這么多，其實(shí)Lambda就是Java新增的語法而已。當(dāng)然，Lambda（我們認(rèn)為這里包含了方法引用）確實(shí)能夠給我們的開發(fā)帶來許多便利。
首先，在java8之前，如果需要建立一個(gè)線程，很大可能會(huì)寫出下面的代碼：

new Thread(new Runnable()) {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}).start();

但是Java8引入Lambda之后，也許這樣寫會(huì)更好：

new Thread(
    () -> System.out.println("Hello world!");
);

很明顯，Lambda可以幫助我們減少模板代碼的書寫，同時(shí)減少了要維護(hù)的匿名內(nèi)部類，當(dāng)然，其作用絕不僅僅這么一點(diǎn)（關(guān)于Lambda的具體使用，讀者可以參考java8函數(shù)式編程這本書，作者解析的很詳細(xì)）。接下來我們先來看一下java8關(guān)于接口的的變動(dòng)。

Java8中接口的變化

其實(shí)Java9中關(guān)于接口，又有了進(jìn)一步的變動(dòng)，這里我們暫且局限于Java8。在Java8中，接口可以包含靜態(tài)方法，另外還增加了一個(gè)用于修飾方法的關(guān)鍵字--default，稱之為默認(rèn)方法（帶有方法體）。

• 靜態(tài)方法

其實(shí)Java8中增加靜態(tài)方法，目的完全出于編寫類庫，對(duì)某些行為進(jìn)行抽象（還記得我們之前用類去做嗎？）。但是有一點(diǎn)不同的是：類中的靜態(tài)方法可以繼承，并且可以從實(shí)例獲得引用（并不建議這么做）；但是接口中的靜態(tài)方法不能被繼承。

• 默認(rèn)方法

其實(shí)，引入默認(rèn)方法，是不得已而為之，因?yàn)镴ava8引入了函數(shù)式接口，許多像Collection這樣的基礎(chǔ)接口中增加了方法，如果還是一個(gè)傳統(tǒng)的抽象方法的話，那么可能很多第三方類庫就會(huì)變得完全無法使用。為了實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制的向后兼容性，引入了帶有方法體、被default修飾的方法--默認(rèn)方法。其主要思想就是如果子類中沒有實(shí)現(xiàn)，那么采用父類提供的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。其具體的繼承規(guī)則如圖1-2所示。

image

圖1-2

其中Parent接口中定義了默認(rèn)方法welcome；
Child接口對(duì)默認(rèn)方法進(jìn)行了覆蓋；
ParentImpl繼承了Parent接口的方法；
ChildImpl繼承了Child的方法；
OverridingParent覆蓋了父類的welcome；
OverridingChild最終的welcome來自于OverridingParent。

關(guān)于繼承規(guī)則，可以簡短描述為：類勝于接口；子類勝于父類；如果前兩者都不適用，那么子類要么實(shí)現(xiàn)該方法，要么將該方法聲明為抽象方法。

函數(shù)式接口

關(guān)于接口的變動(dòng)，Java8中新定義了一種接口類型，函數(shù)式接口，與其他接口的區(qū)別就是：

• 函數(shù)式接口中只能有一個(gè)抽象方法（我們在這里不包括與Object的方法重名的方法）；
• 可以有從Object繼承過來的抽象方法，因?yàn)樗蓄惖淖罱K父類都是Object；
• 接口中唯一抽象方法的命名并不重要，因?yàn)楹瘮?shù)式接口就是對(duì)某一行為進(jìn)行抽象，主要目的就是支持Lambda表達(dá)式。

Java8之前已經(jīng)存在的函數(shù)式接口有：

java.lang.Runnable
java.util.concurrent.Callable
java.security.PrivilegedAction
java.util.Comparator
java.io.FileFilter
java.nio.file.PathMatcher
java.lang.reflect.InvocationHandler
java.beans.PropertyChangeListener
java.awt.event.ActionListener
javax.swing.event.ChangeListener

另外，Java8還提供了@FunctionalInterface注解來幫助我們標(biāo)識(shí)函數(shù)式接口。另外需要注意的是函數(shù)式接口的目的是對(duì)某一個(gè)行為進(jìn)行封裝，某些接口可能只是巧合符合函數(shù)式接口的定義。

如圖1-3所示，為java8的Function包的結(jié)構(gòu)（即新引入的函數(shù)式接口），圖中綠色表示主要引入的新接口，其他接口基本上都是為了支持基本類型而添加的接口，方法的具體作用圖中有具體說明。

[圖片上傳失敗...(image-7baf51-1537434242538)]

圖1-3

自定義函數(shù)式接口支持Lambda表達(dá)式

看下如下代碼，最終輸出應(yīng)該是兩行"Hello World！"，是不是很神奇？

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Action action = System.out :: println;
        action.execute("Hello World!");
        test(System.out :: println, "Hello World!");
    }

    static void test(Action action, String str) {
        action.execute(str);
    }
}
@FunctionalInterface
interface Action<T> {
    public void execute(T t);
}

小結(jié)

本文對(duì)Lambda以及函數(shù)式接口進(jìn)行了簡要介紹，目的是激發(fā)大家使用Lambda的興趣，步入函數(shù)式編程的大門。