Java8 函式介面
函式介面
在函數語言程式設計中，純函式 的定義是：
- 此函式在相同的輸入值時，需產生相同的輸出。函式的輸出和輸入值以外的其他隱藏資訊或狀態無關，也和由 I/O 裝置產生的外部輸出無關。
- 該函式不能有語義上可觀察的函式副作用，諸如“觸發事件”，使輸出裝置輸出，或更改輸出值以外物件的內容等。
為使 Java 支援函數語言程式設計，函式介面
（Functional Interfaces
）正是 Java 8 引入的一個核心概念。函式介面要求介面中只能定義個唯一一個抽象方法
。同時，引入一個新的註解：@FunctionalInterface
，作為函式介面的標記。
Java 8 提供了四大類函式介面：謂詞
Predicate
，函式
Function
，提供者
Supplier
，消費者
Consumer
。以及衍生的函式介面，比如BiFunction<T, U, R>
支援兩個入參的函式等等，它們都定義在java.util.function
包下。
Lambda 表示式
函式式介面的重要屬性是：我們能夠使用 Lambda 例項化它們 。Lambda 表示式的引入給開發者帶來了不少優點：在 Java 8 之前，匿名內部類，監聽器和事件處理器的使用都顯得很冗長，程式碼可讀性很差，Lambda 表示式的應用則使程式碼變得更加緊湊，可讀性增強；Lambda 表示式使並行操作大集合 變得很方便，可以充分發揮多核 CPU 的優勢，更易於為多核處理器編寫程式碼。
Lambda 表示式由三個部分組成：第一部分為一個括號內用逗號分隔的函式入參；第二部分為箭頭符號->
；第三部分為方法體，可以是表示式和程式碼塊。語法如下：
-
(parameters) ‑> expression方法體為表示式，該表示式的值作為返回值返回。 -
(parameters) ‑> { statements; }方法體為程式碼塊，必須用{}包裹起來，若該函式需要返回值則需要return。
用 Lambda 表示式替換匿名內部類的寫法如下。再進一步，可以使用方法引用 （Method Reference ）簡寫
// Anonymous inner class
Optional.of("abc").map(new Function<String, Integer>() {
@Override
public Integer apply(String s) {
return s.length();
}
});
// Lambda
Optional.of("abc").map(s -> s.length());
// Method reference
Optional.of("abc").map(String::length);
使用parallelStream()
和 Lambda 表示式並行操作集合，預設執行緒數為 CPU 核數
urls.parallelStream()
.filter(url -> url.endsWith(".html"))
.map(url -> htmlParser.contentFrom(url))
.reduce((x, y) -> x + y)
.orElse("");
謂詞 Predicate
在計算機語言的環境下，謂詞是指條件表示式的求值返回真或假的過程。在 Java 中就是進行邏輯判斷後返回值為boolean
的函式，對應函式介面為Predicate<T>
。在針對集合進行篩選時，通常會使用謂詞對集合元素進行條件判斷。
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
boolean test(T t);
default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) && other.test(t);
}
default Predicate<T> negate() {
return (t) -> !test(t);
}
default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) || other.test(t);
}
static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {
return (null == targetRef)
? Objects::isNull
: object -> targetRef.equals(object);
}
}
Predicate<T>
介面定義的唯一抽象方法test(T t)
用以驗證輸入引數是否滿足謂詞條件。同時，它還提供了預設方法用以支援組合的與、或、非邏輯運算
。
Predicate<Apple> p1 = p ‑> p.getColor() == Color.RED; Predicate<Apple> p2 = p ‑> p.getSize() == Size.Medium; apples.stream().filter(p1.and(p2));
函式 Function
Function<T, R>
介面代表一個函式，準確地說，代表了具有輸入輸出的函式，這也是最常見的函式定義。具有兩個入參的函式對應介面為BiFunction<T, U, R>
。
/**
* @param <T> the type of the input to the function
* @param <R> the type of the result of the function
*/
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
R apply(T t);
default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
Objects.requireNonNull(before);
return (V v) -> apply(before.apply(v));
}
default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> after.apply(apply(t));
}
static <T> Function<T, T> identity() {
return t -> t;
}
}
函式也可以進行組合，組合後返回的結果也是一個函式，這就是所謂的組合子 。組合子方法分別為：
-
compose(before)，組合前一個函式，相當於V -> T -> R -
andThen(after)，組合後一個函式，相當於T -> R -> V
提供者 Supplier
當一個函式僅僅用於返回結果時，我們可以將這種函式稱為提供者
，介面定義為Supplier<T>
。
@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
T get();
}
只提供一個get()
方法，我們可以將這種提供者代表的函式看做是一種 Query 操作。
消費者 Consumer
與提供者對應的介面則被稱之為消費者
，用以接收一個輸入，但卻並不關心返回結果，即返回值為void
。消費者的對應介面為Consumer<T>
。
/**
* Represents an operation that accepts a single input argument and returns no
* result. Unlike most other functional interfaces, {@code Consumer} is expected
* to operate via side-effects.
*/
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
void accept(T t);
default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
}
}
不像其他函式介面，Consumer
通常是有副作用的
。這也不難理解，該函式只有輸入沒有輸出，那資料通常是被外部系統消費了。同時Consumer
支援andThen(after)
組合
Consumer<String> c1 = s -> System.out.println(s);
Consumer<String> c2 = s -> storeToDB(s);
Optional.of("abc").ifPresent(c1.andThen(c2));
這種消費者代表的函式相當於是一個 Command 操作。軟體設計的一條原則就是CQS （Command-Query Separation）命令-查詢分離原則，即保證一個方法體內只有 Query 和 Command 的一種，就是因為查詢無副作用而命令可能會改變資料狀態。