实现Java lambda表达式的函数式编程思想

Java是一种面向对象编程语言，但是自Java 8引入lambda表达式后，函数式编程思想也成为了一种很重要的编程范式。Lambda表达式的引入，使得Java具备了函数式编程的一些特性，如高阶函数、不可变数据、惰性求值、函数组合等等。

函数式编程认为计算机程序是一系列函数的组合，在函数式编程中函数是一等公民（First-class citizen），可以像其他变量一样作为参数传递、返回值等。这种编程方式相较传统的命令式编程更加简洁、灵活、可复用，并且能比较自然的利用多核CPU的优势。

Java中的Lambda表达式就是一种用于创建匿名函数的语法糖，Lambda表达式本质上是一段代码块，可以传递给方法或者其他语句使用，从而实现了函数作为参数、函数作为返回值等函数式编程特性。

下面我们通过一些具体的例子展示Java lambda表达式如何实现函数式编程思想。

1. 高阶函数

高阶函数是指函数可以作为另一个函数的参数或返回值。在Java中，Lambda表达式可以作为函数参数和返回值，因此可以方便地实现高阶函数。

例如，我们可以定义一个高阶函数filter，用于过滤一个List中的元素：

public static List<String> filter(List<String> list, Predicate<String> predicate){
    List<String> res = new ArrayList<>();
    for (String s : list) {
        if(predicate.test(s)){
            res.add(s);
        }
    }
    return res;
}

上面的filter函数接受两个参数， 个参数是一个List，第二个参数是一个用于筛选List元素的Predicate（谓词）函数接口，函数的实现中使用了Java 8中的新特性：Stream流，用于简化集合操作。

我们可以用Lambda表达式实现一个Predicate函数接口并作为参数传递，如下所示：

List<String> list = Arrays.asList("a", "ab", "abc");
List<String> res = filter(list, s -> s.length() > 1);
System.out.println(res);

上面的代码通过Lambda表达式实现了一个Predicate接口，用于筛选长度大于1的字符串，并将过滤后的结果打印出来。

2. 不可变数据

不可变数据是指数据一旦创建就不会被修改，这可以避免因为修改数据而引起的并发问题。在Java中可以使用final关键字或者使用不可变类（如String类型）来实现不可变数据。

Lambda表达式可以访问作用域中定义的final变量和不可变类对象，从而可以支持函数对不可变数据的操作。

例如，下面的代码使用Lambda表达式对不可变数据进行操作：

final int factor = 2;
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<Integer> res = list.stream().map(e -> e * factor).collect(Collectors.toList());
System.out.println(res);

上面的代码使用了不可变的factor变量来对一个List中的元素进行操作，从而获得新的List。

3. 惰性求值

惰性求值是指只有在需要结果的时候才进行计算。在Java的函数式编程中，使用Stream流可以实现惰性求值，从而减少不必要的计算。

例如，下面的代码使用Stream流实现了惰性求值：

List<String> list = Arrays.asList("a", "ab", "abc","abcd", "abcde");
Stream<String> stream = list.stream().filter(s-> {
    System.out.println("filter:" + s);
    return s.length() == 3;
}).map(s -> {
    System.out.println("map:" + s);
    return s.toUpperCase();
});

System.out.println("collect:");
List<String> res = stream.collect(Collectors.toList());
System.out.println(res);

上面的代码使用了Stream流的filter和map操作对集合进行了筛选和映射，并使用collect操作将结果转化为List。其中，由于Stream流的惰性求值特性，只有在执行collect操作时，代码才会真正执行filter和map的操作。

4. 函数组合

函数组合是指将多个函数合并为一个函数的操作，这可以减少中间变量的使用，从而提高函数代码的可读性和可维护性。在Java中可以使用andThen和compose方法实现函数组合操作。

例如，我们可以使用andThen方法实现函数的顺序组合：

Function<Integer, Integer> f1 = x -> x + 1;
Function<Integer, Integer> f2 = x -> x * 2;

Function<Integer, Integer> f3 = f1.andThen(f2);

int res = f3.apply(1);
System.out.println(res);

上面的代码使用了Function的andThen方法实现了两个函数的顺序组合，将输入变量先加1，再乘2。

总之，Java lambda表达式可以非常方便地实现函数式编程思想，使得Java拥有了更多的编程范式，从而更加灵活、可复用、可维护。为了更好地理解和应用Java lambda表达式，我们需要学习函数式编程的基本概念和特性，并在实际项目中应用函数式编程思想。