JDK1.8新特性--函数式接口(详解)

主要内容:

1: 自定义函数式接口

2: 函数式编程

3: 常用函数式接口

3.1 Supplier 你要作为一个供应者,自己生产数据

3.2 Consumer 你要作为一个消费者,利用已经准备数据

3.3 Function 输入一个或者两个不同或者相同的值转为另一个值

3.4 Predicate 输入一个或者两个不同或者相同的值总是输出boolean

3.5 UnaryOperator 输入一个值转换为相同值输出

3.6 BinaryOperator 输入两个相同类型的值转为相同类型的值输出

主要语法:

() -> 代表了 lambda的一个表达式
单行代码无需写return (无论函数式接口有没有返回值),花括号
多行代码必须写花括号,有返回值的一定要写返回值
单行代码且有参数的情况下可以不写 () 如 s->System.out.println(s)
(T t)中的参数类型可写可不写

1: 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

修饰符 interface 接口名称{
    public abstract 返回值 方法名称(参数列表)
    // 其他方式 
}
// public abstract 可以不写 编译器自动加上
修饰符 interface 接口名称{
       返回值 方法名称(参数列表)
    // 其他方式 
}

1.3@FunctionalInterface注解

@FunctionalInterface // 标明为函数式接口
public abstract MyFunctionInterface{
    //抽象方法
    void mrthod(); 
}

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。(该接口是一个标记接口)

1.4 调用自定义函数接口

public class Test_Functional {
    // 定义一个含有函数式接口的方法
    public static void doSomthing(MyFunctionalInterface functionalInterface) {
        functionalInterface.mehod();//调用自定义函数式接口的方法
    }
    public static void main(String[] args) {
        //调用函数式接口的方法
        doSomthing(()->System.out.println("excuter lambda!"));
    }
}

2:函数式编程

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。

1) 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);//级别1 不一定能够满足 但是 字符串连接操作还是执行了 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(包装为数组)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。

2) Lambda的更优写法

@FunctionalInterface
public interface MessageBuilder {
    String buildMessage();
}
public class Demo02LoggerLambda {
    private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
        if (level == 1) {
            System.out.println(builder.buildMessage());// 实际上利用内部类 延迟的原理,代码不相关 无需进入到启动代理执行
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        String msgA = "Hello";
        String msgB = "World";
        String msgC = "Java";
       log(2,()->{
                System.out.println("lambda 是否执行了");
                return msgA + msgB + msgC;
        });
    }
}

2.2 使用Lambda作为参数和返回值

假设有一个方法使用该函数式接口作为参数，那么就可以使用Lambda进行传参.如线程中的Runable接口

public class Runnable {
    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！"));
    }
}

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(类始于new 内部类的实现方式方法中可以实现构造内部类)

public class lambda_Comparator {
    //下面给出 lambda 以及实际替代的内部类写法
    private static Comparator<String> newComparator(){
        return (a,b)->b.length()-a.length();
    }
    private static Comparator<String> newComparator1(){
        return new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String a, String b) {
                return b.length()-a.length();    
            }
        };
    }
    public static void main(String[] args) {
        String[] array={"abc","ab","abcd"};
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        Arrays.sort(array, newComparator1()); // 方式一
        Arrays.sort(array,(a,b)->b.length()-a.length());//更简单的方式
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
}

3.常用函数式接口

3.1 Supplier接口(供应接口)

java.util.function.Supplier 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 Test_Supplier {
    private static String test_Supplier(Supplier<String> suply) {
        return suply.get(); //供应者接口
    }
    public static void main(String[] args) {
         // 产生的数据作为 sout 作为输出
         System.out.println(test_Supplier(()->"产生数据"));
         
         System.out.println(String.valueOf(new Supplier<String>() {
             @Override
            public String get() {
                return "产生数据";
            }
        }));
    }
}

3.2 练习：求数组元素最大值

public class use_Supplier_Max_Value {
    private static int getMax(Supplier<Integer> suply) {
        return suply.get();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Integer [] data=new Integer[] {6,5,4,3,2,1};
        int reslut=getMax(()->{
            int max=0;
            for (int i = 0; i < data.length; i++) {
                max=Math.max(max, data[i]);
            }
            return max;
        });
        System.out.println(reslut);
    }
}

3.3 Consumer接口

java.util.function.Consumer 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：

public class Test_Comsumer {
    public static void generateX(Consumer<String> consumer) {
        consumer.accept("hello consumer");
    }
    public static void main(String[] args) {
        generateX(s->System.out.println(s));
    }
}

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

default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
    Objects.requireNonNull(after);
    return (T t) ‐> { accept(t); after.accept(t); }; 
    //1:  返回值为Consumer 那么需要 ()-> 表示函数式接口
    //2:  accept(t);为生产一个数据供应给 (T t)中的t
    //3:  after.accept(t);为利用这个t再次生成新的函数式接口 实现类始于builder的设计模式
}

3.4 练习：格式化打印信息

请按照格式“ 姓名：XX。性别：XX。 ”的格式将信息打印出来

public class use_Consumer_FormattorName {
    public static void formattorPersonMsg(Consumer<String[]> con1, Consumer<String[]> con2) {
        // con1.accept(new String[]{ "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" });
        // con2.accept(new String[]{ "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" });
        // 一句代码搞定
        con1.andThen(con2).accept(new String[] { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" });
    }
    public static void main(String[] args) {
        formattorPersonMsg((s1) -> {
            for (int i = 0; i < s1.length; i++) {
                System.out.print(s1[i].split("\\,")[0] + " ");
            }
        }, (s2) -> {
            System.out.println();
            for (int i = 0; i < s2.length; i++) {
                System.out.print(s2[i].split("\\,")[1] + " ");
            }
        });
        System.out.println();
        printInfo(s->System.out.print(s.split("\\,")[0]),
                  s->System.out.println(","+s.split("\\,")[1]),datas);
    }
    // 自身自销 有意思
    private static void printInfo(Consumer<String> one, Consumer<String> two, String[] array) {
        for (String info : array) { // 这里每次产生 {迪丽热巴。性别：女 } String 数据 逻辑那边顺序处理就行
            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 接口

(s)-> 函数式接口有参数表示有有产生数据

(s)-> 具体的返回数据看要是否原函数式接口给出了

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：

默认方法：and or nagte (取反)

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,类始于 Consumer接口 andThen()函数其他三个雷同

default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
    Objects.requireNonNull(other); 
    return (t) ‐> test(t) && other.test(t);
}

判断字符串是否包含o h 的and or not

public class Use_Predicate {
    // 判断字符串是否存在o  即使生产者 又是消费者接口
    private static void method_test(Predicate<String> predicate) {
         boolean b = predicate.test("OOM SOF");
         System.out.println(b);
    }
    // 判断字符串是否同时存在o h 同时
    private static void method_and(Predicate<String> predicate1,Predicate<String> predicate2) {
        boolean b = predicate1.and(predicate2).test("OOM SOF");
        System.out.println(b);
    }
    //判断字符串是否一方存在o h 
    private static void method_or(Predicate<String> predicate1,Predicate<String> predicate2) {
        boolean b = predicate1.or(predicate2).test("OOM SOF");
        System.out.println(b);
    }
    // 判断字符串不存在o 为真   相反结果
    private static void method_negate(Predicate<String> predicate) {
         boolean b = predicate.negate().test("OOM SOF");
         System.out.println(b);
    }
    public static void main(String[] args) {
        method_test((s)->s.contains("O"));
        method_and(s->s.contains("O"), s->s.contains("h"));
        method_or(s->s.contains("O"), s->s.contains("h"));
        method_negate(s->s.contains("O"));
    }
}

静态方法：not isEquals

返回值为Predicate 说明最终由tets为最终处理结果

 static <T> Predicate<T> not(Predicate<? super T> target) {
        Objects.requireNonNull(target);
        return (Predicate<T>)target.negate();
    }

boolean b = Predicate.not((String s)->s.contains("J")).test("Java"); // 直接构造lambda 断言可能包
    // 使用静态方法判断是否为同一个对象
    private static void method_isEqual(Predicate<String> predicate) {
        boolean b = Predicate.isEqual(predicate).test(predicate);
        System.out.println(b);
    }

3.6 练习：集合信息筛选

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。

/**
     * 1. 必须为女生； 
     * 2. 姓名为4个字。
     */
    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" };
        getFemaleAndname((s) -> s.split("\\,")[0].length() == 4, 
                (s) -> s.split("\\,")[1].equals("女"), array);
    }
    private static void getFemaleAndname(Predicate<String> one,
            Predicate<String> two, String[] arr) {
        for (String string : arr) {
            if (one.and(two).test(string)) {
                System.out.println(string);
            }
        }
    }

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

    将T 转为 R

 // 将数字转换为String类型
    private static void numberToString(Function<Number, String> function) {
        String apply = function.apply(12);
        System.out.println("转换结果:"+apply);
    }
    public static void main(String[] args) {
        numberToString((s)->String.valueOf(s));
    }

默认方法 andThen compose():
Function 接口中有一个默认的 andThen compose方法，用来进行组合操作。JDK源代码如下：

 default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));// 先执行调用者,再执行after的apply犯法
     }  // 这里的V 一个是作为输入值 一个是作为输出值  按照调用的顺序的不同 对于 T V 做输入 输出的顺序也不同 注意看
     default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));// 后执行before的apply方法,后执行调用者apply方法
    }

注意调用的先后顺序

// 静态方法
    private static void method_andThen(Function<Integer, Integer> f1,Function<Integer, Integer> f2) {
        Integer apply = f1.andThen(f2).apply(2);
        System.out.println(apply);
    }
    private static void method_compose(Function<Integer, Integer> f1,Function<Integer, Integer> f2) {
        Integer apply = f1.compose(f2).apply(2);
        System.out.println(apply);
    }
    public static void main(String[] args) {
        numberToString((s)->String.valueOf(s));
        method_andThen(s->s+1, s->s=s*2);//6
        method_compose(s->s+1, s->s=s*s);//5
    }

输入对象就是输出对象

//返回一个执行了apply()方法之后只会返回输入参数的函数对象
Object apply = Function.identity().apply(2);
System.out.println(apply);

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。

Main{String str = "赵丽颖,20";
        solotion(s->s.split("\\,")[1],s->Integer.parseInt(s),s->s+=100,str);
    }

    private static void solotion(Function<String, String> o1, Function<String, 
            Integer> o2, Function<Integer, Integer> o3, String str) {
            Integer apply = o1.andThen(o2).andThen(o3).apply(str);
            System.out.println(apply);
    }

4.扩展函数接口

扩展函数接口太多了, 但是掌握了基本的五大函数接口,相信你其他函数接口都能够掌握,下面有时间会更新相关函数接口的用法

4.1: Operator 相同类型互相转换的接口

BinaryOperator的andthen() 方法不支持两个链接操作也就是不需要再次BinaryOperator 因为源代码规定不允许使用两次输入

// 单个同类型操作
        UnaryOperator<String> u_str=(s)->s.split(" ")[0];
        UnaryOperator<String> u_str1=(s)->s.concat(" ok");
        
        String apply = u_str.andThen(u_str1).apply("lambda Ok");
        System.out.println(apply);
        String apply1 = u_str.compose(u_str1).apply("lambda Ok");
        System.out.println(apply1);
        // 两个同类型操作
        BinaryOperator<Integer> way_add=(k,v)->k+v;
        BinaryOperator<Integer> way_mul=(k,v)->k*v;
        
        Integer res1 = way_add.apply(1,2);
        Integer res2 = way_mul.apply(1,2);
        System.out.println(res1);
        System.out.println(res2);
        
        Function<Integer, Integer> x=(k)->k*2;
        //注意不允许 way_add.andThen(way_mul).apply(1,2); andThen需要的是Function
        Integer apply2 = way_add.andThen(x).apply(1,2);
        System.out.println(apply2);
        
        // 最大值 最小值 (这里不能连续写 连U型apply 要报错)
        BinaryOperator<Integer> bi_max = BinaryOperator.maxBy(Comparator.naturalOrder());
        BinaryOperator<Integer> bi_min = BinaryOperator.minBy(Comparator.naturalOrder());
        
        Integer res3 = bi_max.apply(2, 3);
        Integer res4 = bi_max.apply(3, 2);
        System.out.println(res3);
        System.out.println(res4);

本文标题：JDK1.8新特性--函数式接口(详解)

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作者授权：除特别说明外，本文由 toobug 原创编译并授权 TOOBUG信息安全网刊载发布。

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