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Java中的函数式编程

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这篇文章介绍Java中的函数式编程，函数式编程是一种编程范式，其中程序是通过应用和组合函数来构造的。它是一种声明式编程范式，其中函数定义是表达式树，每个表达式树返回一个值，而不是一系列改变程序状态的命令语句，

函数式编程是一种编程范式，其中程序是通过应用和组合函数来构造的。它是一种声明式编程范式，其中函数定义是表达式树，每个表达式树返回一个值，而不是一系列改变程序状态的命令语句

Java8引入了Lambda形式的函数式编程。术语Lambda来自Lambda演算，用于描述计算。

1、Lambda

我们可以将lambda表达式视为一个匿名函数，可以将其分配给变量并传递给方法，该方法接受函数接口作为参数。Lambda表达式没有名称，但它有一个参数列表、一个主体和一个返回类型。

(parameters) -> expression

lambda表达式可以在函数接口的上下文中使用。

2、函数接口

函数接口是只指定一个抽象方法的接口。

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public interface Comparator<T> {                          
    int compare(T o1, T o2);
}
public interface Runnable {                               
    void run();
}

Lambda表达式允许我们直接内联提供函数接口的抽象方法的实现，并将整个表达式视为函数接口的实例。

2.1 函数描述符

我们将函数接口的抽象方法的签名称为函数描述符。函数描述符描述lambda表达式的签名。例如，我们可以将 Runnable 的函数描述符看作 （）->void ，因为它有一个抽象方法，不接受任何内容，也不返回任何内容（void）。

3、Java函数接口

3.1 Predicate

Predicate<T> 接口定义了一个名为 test 的抽象方法，该方法接受一个泛型类型为 T 的对象并返回一个布尔值。此接口可用于表示使用T类型对象的布尔表达式。

函数描述符： T->boolean

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@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
    boolean test(T t);
}

3.2 Consumer

java.util.function.Consumer<T> 接口定义了一个名为 accept 的抽象方法，该方法接受一个泛型类型为 T 的对象，并且不返回任何结果（ void ）。当我们需要访问T类型的对象并对其执行某些操作时，可以使用此接口。

函数描述符： T->void

3.3 Function

java.util.function.function<T，R> 接口定义了一个名为 apply 的抽象方法，该方法将一个泛型类型为 T 的对象作为输入，并返回一个泛型类型为 R 的对象。当我们需要定义一个lambda将信息从输入对象映射到输出时，可以使用该接口。

函数描述符： T->R

3.4 Supplier

接口 java.util.function.Supplier<T> 定义了一个名为 get 的抽象方法，该方法不接受任何内容并返回类型为T的对象。

函数描述符： （）->R

3.5 Primitive Specializations

原语接口是专用接口，用于在输入或输出为原语时避免自动装箱操作。

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public interface IntPredicate {
    boolean test(int t);
}

4、类型检查

lambda的类型是从使用lambda的上下文中推导出来的。上下文中lambda表达式所需的类型（例如，传递给它的方法参数或分配给它的局部变量）称为目标类型。Lambda表达式可以从赋值上下文、方法调用上下文（参数和返回）和强制转换上下文中获取其目标类型。

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Object o = (Runnable) () -> System.out.println("Hello");

4.1 Capturing Lambda

lambda可以不受限制地捕获（在其主体中引用）实例变量和静态变量。但是当捕获局部变量时，它们必须显式地声明为 final 或实际上是 final 。

我们为何有这个限制？

实例变量存储在堆上，而局部变量位于堆栈上。如果lambda可以直接访问局部变量，并且lambda在线程中使用，那么使用lambda的线程可以在分配变量的线程解除分配变量后尝试访问该变量。因此，Java将对自由局部变量的访问实现为对其副本的访问，而不是对原始变量的访问。如果局部变量只分配给一次，则这没有什么区别，因此存在限制。

5、方法引用

有三种主要的方法参考：

  • 对静态方法的方法引用。例如， – Integer:：parseInt
  • 对任意类型的实例方法的方法引用。示例– String::length
  • 对现有对象或表达式的实例方法的方法引用。示例– student:：getRank ，其中 student 是具有方法 getRank（） 的 student 类型的局部变量
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List<String> list = Arrays.asList("a","b","A","B");
list.sort((s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2));

可以写成

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List<String> list = Arrays.asList("a","b","A","B");
list.sort(String::compareToIgnoreCase);

5.1 构造函数引用

可以使用 ClassName:：new 引用现有构造函数

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Supplier<List<String>> supplier = ArrayList::new ；与 Supplier<List<String>> supplier = () -> new ArrayList<>() 相同；

5.2 组合Lambda

许多函数接口包含可用于组合lambda表达式的默认方法。组合示例-

将两个谓词组合成一个较大的谓词，在两个谓词之间执行or操作
反向或链式比较器

5.3 Comparators

按逆序排列学生

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Comparator<Student> c = Comparator.comparing(Student::getRank);
students.sort(comparing(Student::getRank).reversed());

根据姓名（反向）对学生进行排序，然后按反向顺序排列

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students.sort(comparing(Student::getName).reversed()
        .thenComparing(Student::getRank));

5.4 Predicates

Predicates接口包括三个方法： negate , and , 和 or ，可用于创建更复杂的谓词。

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Predicate<Integer> naturalNumber = i -> i > 0;                                    
Predicate<Integer> naturalNumberLessThanHundred = naturalNumber.and( i -> i < 100);

5.5 Functions

函数接口带有两个默认方法， andThen 和 compose 。

Consider f(x) = x2 and g(x) = x3 + 1 then

g(f(x)) ->

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Function<Integer,Integer> square = n -> n*n;                        
Function<Integer,Integer> squareAndCube = square.andThen(n -> n*n*n+1);
System.out.println(squareAndCube.apply(2)); 
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f(g(x)) ->

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Function<Integer,Integer> square = n -> n*n;                             
Function<Integer,Integer> squareAndCube = square.compose(n -> n*n*n + 1);
System.out.println(squareAndCube.apply(2));

应用Lambda

让我们看看如何编写一个通用方法来根据 veratain 属性过滤一组书籍（将其视为sql的where子句）。

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public static List<Book> filter(Predicate<Book> where) {               
  List<Book> books = Catalogue.books();                                
  return books.stream().filter(where).collect(Collectors.toList());    
}

Lambda表达式通过不同的过滤器过滤不同的书籍

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List<Book> javaBook = filter(book -> book.getCategory().equals(JAVA));              
List<Book> joshuaBlochBook = filter(book -> book.getAuthor().equals("Joshua Bloch"));

6、总结

lambda表达式可以被认为是一个匿名函数，可以在函数接口的上下文中使用。函数接口是只指定一个抽象方法的接口。

到此这篇关于Java中的函数式编程的文章就介绍到这了,更多相关Java 函数式编程内容请搜索米米素材网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持米米素材网！

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