Java函数式编程入门：lambda表达式与函数接口

Java 8以后引入了函数式编程的概念，其特点是将函数作为一等公民，即函数可以被当做参数传递，也可以被当做返回值返回。本文主要介绍Java 8中函数式编程的实现方式：lambda表达式与函数接口。

一、Lambda表达式概述

Lambda表达式是一种匿名函数，其主要用途是创建函数式接口的实例，从而可以直接以函数式的方式使用。它的语法如下：

(parameter) -> expression

或者

(parameter) -> { statements; }

其中，parameter表示参数列表，expression或statements表示该lambda表达式的函数体（可以是单个表达式或一段代码块）。

示例：

// 字符串排序
List<String> list = Arrays.asList("apple", "orange", "banana");
Collections.sort(list, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));

Lambda表达式可以在需要函数式接口对象的地方使用，因为函数式接口只有一个抽象方法，可以被Lambda表达式所实现。此外，Lambda表达式还支持自由变量的引用，即其可以在表达式中访问其外部范围内的变量。

二、函数接口概述

函数接口是只有一个抽象方法的接口，其主要作用是用于Lambda表达式的类型检查。Java 8中提供了一些内置的函数式接口，如Consumer、Predicate、Function等，它们分别对应不同种类的函数类型。

示例：

// Consumer函数式接口：表示接受一个参数并返回void的函数类型
Consumer<String> consumer = s -> System.out.println(s);
consumer.accept("hello world");

// Predicate函数式接口：表示接受一个参数并返回boolean的函数类型
Predicate<Integer> predicate = i -> i > 0;
predicate.test(5); // true
predicate.test(-5); // false

// Function函数式接口：表示接受一个参数并返回结果的函数类型
Function<Integer, String> function = i -> "input: " + i;
function.apply(10); // "input: 10"

三、Lambda表达式与函数接口的结合使用

Lambda表达式与函数接口结合使用的实质是将Lambda表达式转换成函数对象。此外，Java 8中也提供了一些方法用于创建Lambda表达式所对应的函数对象，如Function.identity()、Predicate.isEqual()等。

示例：

// 使用Lambda表达式实现Comparator接口
List<String> list = Arrays.asList("apple", "orange", "banana");
Collections.sort(list, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));

// 使用Lambda表达式实现Runnable接口
Runnable runnable = () -> {
   System.out.println("hello world");
};
new Thread(runnable).start();

// 使用函数对象实现Predicate接口
Predicate<String> predicate = Predicate.isEqual("apple");
boolean result = predicate.test("apple"); // true

四、注意事项

Lambda表达式应该具有以下特征：

1. 可以直接以函数式接口的形式赋值给变量或传递给函数。

2. Lambda表达式需要和目标类型的函数式接口一一对应（有且仅有一个抽象方法），否则需要进行类型转换。

3. Lambda表达式只能引用 final 或 final 局部变量，否则会造成编译错误。

4. Lambda表达式不能有副作用，即不能修改其外部可变状态的变量。

五、总结

Lambda表达式和函数接口是Java 8中支持函数式编程的核心概念，通过这两者的结合使用，可以简化程序的开发，并且提高程序的可读性和可维护性。尽管Lambda表达式和函数接口在Java中已得到较为广泛的应用，但在使用的过程中仍需注意以上提到的注意事项。