Java中的函数式编程——FunctionalInterface和StreamAPI使用技巧

发布时间：2023-06-25 07:06:52

Java 8 引入的函数式编程风格，给 Java 语言带来了一股新的变革。它强调在编写代码时将函数作为一等公民来对待，将函数作为参数或返回值，以及利用 lambda 表达式简化语法。在 Java 中，函数式编程最常用的两个特性是 Functional Interface 和 Stream API。

# Functional Interface

Java 8 中提供了一个 “函数式接口” 的概念。它是一个仅包含一个抽象方法的接口，这个方法就是我们所说的函数。例如：

@FunctionalInterface
public interface MyMath {
  double operate(double a, double b);
}

这个接口中的 operate 方法接受两个 double 类型的参数并返回一个 double 类型的值，在方法主体中没有具体的实现。这个接口加上了 @FunctionalInterface 注解，这是为了确保这个接口只包含了一个抽象方法，否则编译器会报错。这个接口可以被实现为一个匿名类或者 Lambda 表达式。例如：

MyMath addition = (a, b) -> a + b;
MyMath subtraction = (a, b) -> a - b;

这里，我们使用 Lambda 表达式为 MyMath 接口创建了两个实例：addition 和 subtraction，它们分别实现了 “加法” 和 “减法” 的操作。这样，我们就可以通过变量名来指定所需的操作。例如：

double result1 = addition.operate(10, 5); // 15.0
double result2 = subtraction.operate(10, 5); // 5.0

函数式接口的一个非常重要的应用就是作为方法参数或返回值。例如：

public static double calculate(MyMath math, double a, double b) {
  return math.operate(a, b);
}

double result3 = calculate(addition, 10, 5); // 15.0
double result4 = calculate(subtraction, 10, 5); // 5.0

这里，我们定义了一个 calculate 方法，它接受三个参数：一个 MyMath 类型的参数 math 和两个 double 类型的参数 a 和 b。它的作用是在 math 上执行 a 和 b 之间的操作，并返回计算结果。

# Stream API

Java 8 中的 Stream API 提供了一种新的方式来处理集合数据。Stream API 使我们可以更有效地处理数据，这是因为它允许我们将集合抽象为一系列操作，这些操作可以像管道一样被链接起来。例如：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
  .filter(n -> n % 2 == 0)
  .mapToInt(Integer::intValue)
  .sum();

这里，我们创建了一个 Integer 类型的列表 numbers。我们使用 stream() 方法将列表转换为一个流对象，然后我们利用 filter() 方法和 Lambda 表达式来过滤出偶数。接着，我们使用 mapToInt() 方法将 Integer 转换为 int 类型，最后返回所有偶数的和。

Stream API 中有许多常用的操作方法，如 filter()、map()、reduce() 等等。这些方法的组合可以轻松实现复杂的操作需求。例如：

List<String> words = Arrays.asList("Hello", "World", "Java");
String result = words.stream()
  .map(String::toUpperCase)
  .collect(Collectors.joining(" "));

这里，我们创建了一个 String 类型的列表 words。我们使用 stream() 方法将列表转换为一个流对象，然后使用 map() 方法和方法引用来将每个单词转换为大写形式。接着，我们使用 collect() 方法并传入 Collectors.joining(" ") 方法来将所有单词组成一个字符串，中间用空格隔开。

除了链式调用多个方法外，Stream API 还提供了一些非常强大的中间操作方法，如 distinct()、sorted()、limit()、skip() 等，可以让我们更方便地操作集合数据。例如：

List<String> words = Arrays.asList("Hello", "World", "Java", "Hello");
long count = words.stream()
  .distinct()
  .sorted()
  .limit(2)
  .count();

这里，我们创建了一个 String 类型的列表 words。我们使用 stream() 方法将列表转换为一个流对象，然后使用 distinct() 方法来去重，再使用 sorted() 方法将数据排序，使用 limit() 方法限制数据数量并使用 count() 方法计算数据总数。

在编写代码时，我们应该尽可能利用 Stream API 来简化程序，提高代码的可读性和可重用性。

# 总结

Java 8 引入的函数式编程风格，可大大提高代码的可读性和可重用性。Functional Interface 和 Stream API 是 Java 中最常用的函数式编程特性。在编写代码时，我们应尽可能地利用这些特性来简化程序和处理数据。啊值得注意的是，虽然函数式编程风格可提高代码效率，但也存在一些限制和缺点，如 Lambda 表达式难以调试等。因此，我们应该在实际使用中权衡其优缺点，进行合理的选择。