手记

01-函数式接口和 lambda 表达式

黑桃SEVEN_PIG
2020-08-31 13:10:34浏览 1644

本文写的是java8新特性中的函数式接口、lambda表达式，介绍一下它们的 是什么 和 怎么用。
若想了解java8其它新特性，请到 00-java8常用新特性文章索引 阅读。

1 函数式接口

1.1 是什么

只包含一个抽象方法的接口，不是规定接口中只能有一个方法，因为接口中还可以包含 default方法和 static 方法。

  • 在接口上声明@FunctionalInterface注解，可以检查该接口是否是一个函数式接口，同时 javadoc 也会包含一条声明，说明这个接口是一个函数式接口。
  • 使用 lambda 表达式可以创建一个函数式接口的实例（下面介绍）。

1.2 Java内置的四大核心函数式接口

JDK中提供了一些默认的函数式接口，能够满足大部分业务场景，当然，也可以通过自定义的函数式接口处理业务。

1.2.1 Consumer<T>

消费型接口：对给定的 T 类型的参数，进行操作，
核心方法：void accept(T t);

源码

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {

    /**
     * 对给定的 T 类型的参数，进行操作
     *
     * @param t the input argument
     */
    void accept(T t);

    /**
     * 这个是接口中定义的 default 方法，也是 java8 的新特性
     * 后面章节会介绍接口中的 default 方法，这里可以把看作是普通的成员方法
     */
    default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
    }
}

1.2.2 Supplier<T>

供给型接口: 获取一个 T 类型的对象
核心方法：T get();

源码

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {

    /**
     * 返回一个 T 类型的对象
     *
     * @return a result
     */
    T get();
}

1.2.3 Function<T, R>

函数型接口: 对 T 类型的参数进行操作，返回 R 类型的结果
核心方法：R apply(T t);

源码

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {

    /**
     * 对 T 类型的参数进行操作，返回 R 类型的结果
     *
     * @param t the function argument
     * @return the function result
     */
    R apply(T t);

    /**
     * default 方法，也是 java8 的新特性
     * 后面章节会介绍接口中的 default 方法，这里可以把看作是普通的成员方法
     */
    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }

    /**
     * default 方法，也是 java8 的新特性
     * 后面章节会介绍接口中的 default 方法，这里可以把看作是普通的成员方法
     */
    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }

    /**
     * static 方法，也是 java8 的新特性
     * 后面章节会介绍接口中的 static 方法，这里可以把看作是普通的类方法
     */
    static <T> Function<T, T> identity() {
        return t -> t;
    }
}

1.2.4 Predicate<T>

断定型接口: 判断 T 类型的参数，是否满足某约束，返回 boolean 值
核心方法：boolean test(T t);

源码

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {

    /**
     * 判断 T 类型的参数，是否满足某约束，返回 boolean 值
     *
     * @param t the input argument
     * @return {@code true} if the input argument matches the predicate,
     * otherwise {@code false}
     */
    boolean test(T t);

    /**
     * default 方法，也是 java8 的新特性
     * 后面章节会介绍接口中的 default 方法，这里可以把看作是普通的成员方法
     */
    default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) && other.test(t);
    }

    /**
     * default 方法，也是 java8 的新特性
     * 后面章节会介绍接口中的 default 方法，这里可以把看作是普通的成员方法
     */
    default Predicate<T> negate() {
        return (t) -> !test(t);
    }

    /**
     * default 方法，也是 java8 的新特性
     * 后面章节会介绍接口中的 default 方法，这里可以把看作是普通的成员方法
     */
    default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) || other.test(t);
    }

    /**
     * static 方法，也是 java8 的新特性
     * 后面章节会介绍接口中的 static 方法，这里可以把看作是普通的类方法
     */
    static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {
        return (null == targetRef)
                ? Objects::isNull
                : object -> targetRef.equals(object);
    }
}

1.3 四大核心函数式接口简单使用

四大核心函数式接口简单使用


/**
 * Description: 函数式接口简单使用
 *
 * @author Xander
 * datetime: 2020/8/31 9:25
 */
public class FuncIntfTest {

    /**
     * 要生成的字符串长度
     */
    public static final int LENGTH = 2;

    /**
     * 十六进制字符数组
     */
    public static char[] hexChars = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'};


    public static void main(String[] args) {
        int setLength = 5;// set 的 length
        Set<String> set = new LinkedHashSet<>();

        Supplier<String> supplier = getRandomHexStrSupplier();// 获取一个 Supplier：随机十六进制字符串生成器
        for (int i = 0; i < setLength; i++) {
            set.add(supplier.get());//生成随机 16 进制字符串
        }
        Consumer<Set> setConsumer = getSetConsumer();//获取一个Consumer: 遍历打印 Set
        System.out.println("----------打印所有的16进制字符串---------");
        setConsumer.accept(set);//遍历打印 set 中的每个元素

        //将字符串转为 long 值
        Function<String, Long> toDecimalFunction = new Function<String, Long>() {
            @Override
            public Long apply(String s) {
                Long value = Long.valueOf(s, 16);//将16进制字符串转为10进制的long值
                return value;
            }
        };

        Predicate<String> lt150Predicate = new Predicate<String>() {
            /**
             * 判断一个十六进制字符串是否小于150
             *
             * @param s
             * @return
             */
            @Override
            public boolean test(String s) {
                Long value = Long.valueOf(s, 16);
                return value.longValue() < 150;
            }
        };

        Set<Long> longSet = new LinkedHashSet<>();
        for (String str : set) {
            if (lt150Predicate.test(str)) {//判断一个十六进制字符串是否小于150
                Long value = toDecimalFunction.apply(str);//将16进制字符串转为10进制的long值
                longSet.add(value);
            }
        }
        System.out.println("----------打印小于150的值---------");
        setConsumer.accept(longSet);//遍历打印 longSet 中的每个元素
    }

    /**
     * 获取一个Supplier：随机十六进制字符串生成器
     *
     * @return
     */
    private static Supplier<String> getRandomHexStrSupplier() {
        Supplier<String> supplier = new Supplier<String>() {

            /**
             * 生成随机 16 进制字符串
             *
             * @return
             */
            @Override
            public String get() {
                Random random = new Random();
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                for (int i = 0; i < LENGTH; i++) {
                    sb.append(hexChars[random.nextInt(hexChars.length)]);
                }
                return sb.toString();
            }
        };
        return supplier;
    }

    /**
     * 获取一个Consumer: 遍历打印 Set
     *
     * @return
     */
    private static Consumer<Set> getSetConsumer() {
        Consumer<Set> consumer = new Consumer<Set>() {

            /**
             * 遍历打印 set 中的每个元素
             *
             * @param set
             */
            @Override
            public void accept(Set set) {
                if (set == null || set.isEmpty())
                    return;
                for (Object s : set) {
                    System.out.println(s);
                }
            }
        };
        return consumer;
    }
}

运行结果：

----------打印所有的16进制字符串---------
48
B1
0B
46
5F
----------打印小于150的值---------
72
11
70
95

1.4 Java其他内置的函数式接口

函数式接口 参数类型 返回类型 用途
BiFunction<T, U, R> T, U R 对类型为 T, U 参数应用操作，
返回 R 类型的结果。
核心方法为 R apply(T t, U u);
UnaryOperator
(Function子接口)		 T T 对类型为T的对象进行一元运算，
并返回T类型的结果。
核心方法为T apply(T t);
BinaryOperator
(BiFunction 子接口)		 T, T T 对类型为T的对象进行二元运算，
并返回T类型的结果。
核心方法为T apply(T t1, T t2);
BiConsumer<T, U> T, U void 对类型为T, U 参数应用操作。
核心方法为void accept(T t, U u)
ToIntFunction
ToLongFunction
ToDoubleFunction		 T int/long/double T 类型的参数，
返回int\long\double 类型的结果，
核心方法为int\long\double applyAsInt(T value);
IntFunction
LongFunction
DoubleFunction		 int/long/double R 参数分别为int、long、double 类型的函数，
返回 R 类型的结果，
核心方法: R apply(int\long\double value);

2、 Lambda 表达式

作用：可以通过 Lambda 表达式来创建函数式接口的对象，这样可以取代大部分的匿名内部类，可优化代码结构，写出更加优雅的代码。

2.1 Lambda 是什么

Java8中引入了一个新的操作符 “->” 该操作符称为箭头操作符或 Lambda 操作符
箭头操作符将 Lambda 表达式拆分成两部分：
左侧：参数列表
右侧：业务逻辑代码， 即 Lambda 体

2.2 Lambda 简单使用

可以看出 lambda 表达式的代码量更少，更加简洁。

    /**
     * 分别通过匿名内部类和 lambda 表达式方式新建 Runnable 对象，创建线程，打印随机整数
     */
    @Test
    public void test00() {
        Random random = new Random();
        // 匿名内部类创建一个 Runable 对象
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("匿名内部类：" + random.nextInt(10));
            }
        });
        thread.start();
        // lambda 表达式创建一个 Runable(函数式接口) 对象
        Runnable rLambda = () -> System.out.println("lambda表达式1：" + random.nextInt(10));
        Thread tLambda1 = new Thread(rLambda);
        tLambda1.start();

        //lambda 可以代替函数式接口的匿名内部类作为参数传递
        Thread tLambda2 = new Thread(() -> System.out.println("lambda表达式2：" + random.nextInt(10)));
        tLambda2.start();
    }

运行结果：

匿名内部类：8
lambda表达式1：2
lambda表达式2：5

2.3 类型推断

Lambda表达式中的类型推断，实际上是Java 7就引入的目标类型推断的扩展，Java7中的菱形操作符，它可使javac推断出泛型参数的类型。

        List<String> list1 = new ArrayList<String>();
        List<String> list2 = new ArrayList<>();

Lambda 表达式中的参数类型依赖于上下文环境，是由编译器推断出来的。lambda表达式中无需指定类型，亦可编译通过。

// 类型推断，lambda可以推断出参数 str 的类型为String
Consumer<String> c = str -> System.out.println(str);

2.3 Lambda 语法格式

Lambda 语法格式分别从 参数 和 lambda体 进行介绍

2.3.1 参数：无参

参数：无参，参数部分为 ()

    /**
     * 参数：无参
     */
    @Test
    public void test01() {
        // 参数：无参，参数部分为 ()
        Supplier<Integer> supplier = () -> {
            int num = new Random().nextInt(10);
            System.out.println(num);
            return num;
        };
        System.out.println(supplier.get());
    }

运行结果：

4

2.3.2 参数：只有一个参数

参数：只有一个参数，可以省略括号 ()

    /**
     * 参数：只有一个参数
     */
    @Test
    public void test02() {
        // 参数：只有一个参数，可以省略括号 ()
        Consumer<String> c1 = str -> {
            System.out.println(str);
        };
        c1.accept("hello lambda");
    }

运行结果：

hello lambda

2.3.3 参数：多个参数

参数：多个参数，所有的参数写在小括号 () 中

    /**
     * 参数：多个参数
     */
    @Test
    public void test03() {
        //参数：多个参数，所有的参数写在小括号 () 中
        BinaryOperator<Integer> binaryOperator = (n1, n2) -> {
            return n1 + n2;
        };
        System.out.println(binaryOperator.apply(2, 3));
    }

运行结果：

5

2.3.4 lambda体：一行语句，无返回值

lambda体：一行语句，无返回值，可以省略大括号


    /**
     * lambda体：一行语句
     */
    @Test
    public void test04() {
        // lambda体：一行语句，返回值，可以省略大括号
        Consumer<String> c1 = str -> System.out.println(str);
        c1.accept("lambda体：一行语句，返回值，可以省略大括号");
    }

运行结果：

lambda体：一行语句，返回值，可以省略大括号

2.3.5 lambda体：一行语句，有返回值

lambda体：一行语句，有返回值，可以省略 return 关键字 和 大括号

    /**
     * lambda体：一行语句，有返回值
     */
    @Test
    public void test05() {
        // 二元运算：加法
        BinaryOperator<Integer> biOpr1 = (n1, n2) -> {
            return n1 + n2;
        };
        // 二元运算：乘法
        // lambda体：一行语句，有返回值，可以省略 return 关键字 和 大括号
        BinaryOperator<Integer> biOpr2 = (n1, n2) -> n1 * n2;

        System.out.println(biOpr1.apply(5, 10));
        System.out.println(biOpr2.apply(5, 10));
    }

运行结果：

15
50

2.3.6 lambda体：多行语句

lambda体：多行语句，所有代码语句要写在大括号 {} 中

    /**
     * lambda体：多行语句
     */
    @Test
    public void test06() {

        // 二元运算：加法
        // lambda体：多行语句，所有代码语句要写在大括号 {} 中
        BinaryOperator<Integer> biOpr1 = (n1, n2) -> {
            System.out.println("参数一：" + n1);
            System.out.println("参数二：" + n2);
            return n1 + n2;
        };
        System.out.println("加法运算结果：" + biOpr1.apply(5, 10));
    }

运行结果：

参数一：5
参数二：10
加法运算结果：15

好了，函数式接口和 lambda 表达式的简单介绍就到这，多加理解，学以致用，才是王道。

代码：
https://github.com/wengxingxia/001java8.git

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