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和Lambda表示式相關的Consumer、Function、Predicate 與 Supplier

http://openhome.cc/Gossip/Java/ConsumerFunctionPredicateSupplier.html

Lambda表示式實際的型態要看函式介面,雖然可以自行定義所需的函式介面,只不過對於幾種函式介面的行為,JDK8已經定義了幾個通用的函式介面,你可以先基於這些通用函式介面來撰寫程式,在必要時再考慮自訂函式介面,JDK8定義的通用函式介面,基本上置放於java.util.function套件之中,就行為來說,基本上可以分為ConsumerFunctionPredicateSupplier四種。

Consumer

如果需要的行為是接受一個引數,然後處理後不傳回值,就可以使用Consumer

介面,它的定義是:

package java.util.function;

import java.util.Objects;

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
    void accept(T t);
    ...
}

接受Consumer的實際例子就是Iterable上的forEach方法:

    default void forEach(Consumer<? super T> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (T t : this) {
            action.accept(t);
        }
    }

既然接受了引數但沒有傳回值,這行為就像純綷消耗了引數,也就是命名為Consumer的原因,如果產出,就是以副作用(Side effect)形式呈現,像是改變某物件狀態,或者是進行了輸入輸出,例如,使用System.outprintln()進行輸出:

Arrays.asList("Justin", "Monica", "Irene").forEach(out::println);

Consumer介面主要是接受單一物件例項作為引數,對於基本型態intlongdouble,另外有IntConsumerLongConsumerDoubleConsumer三個函式介面;另外還有ObjIntConsumer
ObjLongConsumerObjDoubleConsumer,這三個函式介面第一個引數接受物件例項,第二個引數接受的基本型態則對應至類別名稱。

Function

如果需要的是接受一個引數,然後以該引數進行計算後傳回結果,就可以使用Function介面,它的定義是:

package java.util.function;

import java.util.Objects;

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
    ...
}

因為這行為就像是數學函式y=f(x),給予x值計算出y值的概念,因此命名為Function,應用的例子之一,像是 使用 Optional 取代 null 中的Optional例項有個map()方法,就接受Function例項,如果Optional有包含值,那就會用指定的Function來取得值進行結果計算,如果結果不為null,就建立Optional例項來包裹結果並傳回,如果結果為null,或者是一開始的Optional沒有值,就傳回不包括值的Optional例項。例如:

Optional<String> nickOptional = getNickName("Justin");
out.println(nickOptional.map(String::toUpperCase));  // 顯示 CATERPILLAR

Function的子介面為UnaryOperator,特化為引數與傳回值都是相同型態(雖然JDK8仍不支援函式式語言中的運運算元過載,不過這個命名顯然源自於函式式語言中,運運算元也是個函式的概念):

@FunctionalInterface
public interface UnaryOperator<T> extends Function<T,T>
對於基本型態,則有著IntFunctionLongFunctionDoubleFunctionIntToDoubleFunctionIntToLongFunctionLongToDoubleFunctionLongToIntFunctionDoubleToIntFunctionDoubleToLongFunction等函式介面,看看它們的名稱或API檔案,作用應該都一目瞭然。

如果需要接受兩個引數而後傳回一個結果,則可以使用BiFunction

package java.util.function;

import java.util.Objects;

@FunctionalInterface
public interface BiFunction<T, U, R> {
    R apply(T t, U u);
    ...
}
類似地,BinaryOperatorBiFunction的子介面,特化為兩個引數與傳回值都是相同型態,對於基本型態,也有一些對應的函式介面,只要是BiFunction或是BinaryOperator名稱結尾的,都是類似的東西,可以直接查詢API來瞭解。

Predicate

如果接受一個引數,然後只傳回boolean值,也就是根據傳入的引數直接論斷真假的行為,就可以使用Predicate函式介面,其定義為:

package java.util.function;

import java.util.Objects;

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
    boolean test(T t);
    ...
}
舉例來說,如果有個檔案名稱的String陣列fileNames,想要知道其中副檔名為.txt的有幾個,可以如下:

long count = Stream.of(fileNames)
                   .filter(name -> name.endsWith("txt"))
                   .count();


之後還會詳細介紹Stream,此例項的filter()方法接受Predicate例項,每個元素都會由Predicate來判斷是否被過濾出來保留。類似地,BiPredicate是接受兩個引數,傳回boolean值,基本型態對應的函式介面,則有IntPredicateLongPredicateDoublePredicate

Supplier

如果需要的行為是不接受任何引數,然後傳回值,那可以使用Supplier函式介面:

package java.util.function;

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
    T get();
}

既然不接受引數,就能傳回值,傳回值的來源就有幾個可能性,像是固定值、某個時間某個事物的狀態值、某個外部輸入值、某個要按需(On-demand)索取的(昂貴)運算等。舉例來說,也許你的某個方法需要產生亂數,而你需要不同的亂數產生方式,那可以設計為:

static void randomZero(Integer[] coins, Supplier<Integer> randomSupplier) {
    coins[randomSupplier.get()] = 0;
}
那麼就可以如此使用:

Integer[] coins = {10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10};     
randomZero(coins, () -> (int) (Math.random() * 10));
來看個更實際的應用之一,想想看,怎麼產生一個無限長度的數字清單呢?例如,PI的小數是無限的,如果有個演算需要逐一走訪這些小數,不知道何時會停止,那該怎麼辦?之後會介紹到的Stream有個generate()方法,可以這麼使用:

Stream<Integer> decimalNumbersOfPI = Stream.generate(() -> nextDecimalNumberOfPI());
decimalNumbersOfPI.map(n -> n + 10)
                  .filter(n -> n < 15)
                  .forEach(out::println);


使用Stream的原因是可以像個清單似地操作,而實際上在forEach()真正消耗某個數字之前,並不會真正去呼叫nextDecimalNumberOfPI(),消耗掉的數字也不會被保留,因而不會耗費記憶體,因而可以實現無限長度清單的概念。

至於那些BooleanSupplierDoubleSupplierIntSupplierLongSupplier,應該不用解釋了,真不知道就直接查詢一下API