详细介绍Java函数式接口

Java—函数式接口

1.自定义函数式接口

1.1概述

函数式接口在Java中是指：**有且仅有一个抽象方法的接口。**当然接口中可以包含其他的方法（默认，静态，私有）。

函数式接口，即适用于函数式编程场景的接口。而Java中的函数式编程体现就是Lambda，所以函数式接口就是可以适用于Lambda使用的接口。只有确保接口中有且仅有一个抽象方法，Java中的Lambda才能顺利地进行推导。

备注：“语法糖”是指使用更加方便，但是原理不变的代码语法。例如在遍历集合时使用的for-each语法，其实底层的实现原理仍然是迭代器，这便是“语法糖”。从应用层面来讲，Java中的Lambda可以被当做是匿名内部类的“语法糖”，但是二者在原理上是不同的。

1.2格式

只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可：

修饰符 interface 接口名称 {
 public abstract 返回值类型 方法名称(可选参数信息);
 // 其他非抽象方法内容
}

由于接口当中抽象方法的 public abstract 是可以省略的，所以定义一个函数式接口很简单：

public interface MyFunctionalInterface {
 void myMethod();
}

1.3@FunctionalInterface注解

与 @Override 注解的作用类似，Java 8中专门为函数式接口引入了一个新的注解： @FunctionalInterface 。该注解可用于一个接口的定义上：

@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
 void myMethod();
}

一旦使用该注解来定义接口，编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法，否则将会报错。需要注意的是，即使不使用该注解，只要满足函数式接口的定义，这仍然是一个函数式接口，使用起来都一样。

1.4自定义函数式接口

对于刚刚定义好的 MyFunctionalInterface 函数式接口，典型使用场景就是作为方法的参数：

public class Hello {
    public static void show(MyFunctionalInterface p) {
        p.method1();
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //调用show方法，方法的参数是一个接口，所以可以传递接口的实现类对象
        show(new xppmzzz());

        //调用show方法，方法的参数是一个接口，所以我们可以传递接口的匿名内部类
        show(new MyFunctionalInterface() {
            @Override
            public void method1() {
                System.out.println("使用匿名内部类重写接口中的抽象方法");
            }
        });
        //调用show方法，方法的参数是一个函数式接口，所以我们可以用Lambda表达式
        show(() -> System.out.println("使用Lamdba表达式重写接口中的持续方法"));

    }
}

2.函数式编程

2.1Lambda的延迟执行

有些场景的代码执行后，结果不一定会被使用，从而造成性能浪费。而Lambda表达式是延迟执行的，这正好可以作为解决方案，提升性能。

性能浪费的日志案例

注:日志可以帮助我们快速的定位问题，记录程序运行过程中的情况，以便项目的监控和优化。一种典型的场景就是对参数进行有条件使用，例如对日志消息进行拼接后，在满足条件的情况下进行打印输出：

public class Demo01Logger {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "小皮皮";
        String b = "美滋滋";
        String c = "哈哈哈";
        log(1, a + b + c);
    }
    private static void log(int level, String s) {
        if (level == 1) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

这段代码存在问题：无论级别是否满足要求，作为 log 方法的第二个参数，三个字符串一定会首先被拼接并传入方法内，然后才会进行级别判断。如果级别不符合要求，那么字符串的拼接操作就白做了，存在性能浪费。

备注：SLF4J是应用非常广泛的日志框架，它在记录日志时为了解决这种性能浪费的问题，并不推荐首先进行字符串的拼接，而是将字符串的若干部分作为可变参数传入方法中，仅在日志级别满足要求的情况下才会进行字符串拼接。例如： LOGGER.debug(“变量{}的取值为{}。”, “os”, “macOS”) ，其中的大括号 {} 为占位符。如果满足日志级别要求，则会将“os”和“macOS”两个字符串依次拼接到大括号的位置；否则不会进行字符串拼接。这也是一种可行解决方案，但Lambda可以做到更好。

体验Lambda的更优写法

使用Lambda必然需要一个函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface MessageBuilder {
    String buildMessage();
}

然后对 log 方法进行改造：

public class Demo02LoggerLambda {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "小皮皮";
        String b = "美滋滋";
        String c = "哈哈哈";
        log(1, () -> a + b + c);
        /*
        log(1, new MessageBuilder() {
            @Override
            public String buildMessage() {
                return a + b + c;
            }
        });
        */
    }

    private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
        if (level == 1) {
            System.out.println(builder.buildMessage());
        }
    }
}

这样一来，只有当级别满足要求的时候，才会进行三个字符串的拼接；否则三个字符串将不会进行拼接。

证明Lambda的延迟

public class Demo02LoggerLambda {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "小皮皮";
        String b = "美滋滋";
        String c = "哈哈哈";
        log(2, () -> {
            System.out.println("Lambda执行！");
            return a + b + c;
        });
        /*
        log(2, new MessageBuilder() {
            @Override
            public String buildMessage() {
                System.out.println("Lambda执行！");
                return a + b + c;
            }
        });
        */
    }
    private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
        if (level == 1) {
            System.out.println(builder.buildMessage());
        }
    }
}

从结果中可以看出，在不符合级别要求的情况下，Lambda将不会执行。从而达到节省性能的效果。

扩展：实际上使用内部类也可以达到同样的效果，只是将代码操作延迟到了另外一个对象当中通过调用方法来完成。而是否调用其所在方法是在条件判断之后才执行的。

2.2使用Lambda作为参数和返回值

如果抛开实现原理不说，Java中的Lambda表达式可以被当作是匿名内部类的替代品。如果方法的参数是一个函数式接口类型，那么就可以使用Lambda表达式进行替代。使用Lambda表达式作为方法参数，其实就是使用函数式接口作为方法参数。

例如 java.lang.Runnable 接口就是一个函数式接口，假设有一个 startThread 方法使用该接口作为参数，那么就可以使用Lambda进行传参。这种情况其实和 Thread 类的构造方法参数为 Runnable 没有本质区别。

public class demoRunnable {
    private static void startVThread(Runnable task){
        new Thread(task).start();
    }
    public static void main(String[] args) {
        startVThread(() -> System.out.println("线程任务执行！"));
    }
}

类似地，如果一个方法的返回值类型是一个函数式接口，那么就可以直接返回一个Lambda表达式。当需要通过一个方法来获取一个 java.util.Comparator 接口类型的对象作为排序器时,就可以调该方法获取。

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        String[] s = {"aaa", "bbbb", "c", "ppppp"};
        System.out.println(Arrays.toString(s));
        Arrays.sort(s, newComparator());
        System.out.println(Arrays.toString(s));

    }

    private static Comparator<String> newComparator() {
        return (a, b) -> b.length() - a.length();
    }
}

3.常用函数式接口

JDK提供了大量常用的函数式接口以丰富Lambda的典型使用场景，它们主要在 java.util.function 包中被提供。下面是最简单的几个接口及使用示例。

3.1Supplier接口

java.util.function.Supplier 接口仅包含一个无参的方法： T get() 。用来获取一个泛型参数指定类型的对象数据。由于这是一个函数式接口，这也就意味着对应的Lambda表达式需要“对外提供”一个符合泛型类型的对象数据。

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "Hello";
        String b = "World";
        System.out.println(getString(() -> a + b));
  /*
  System.out.println(getString(new Supplier<String>() {
            @Override
            public String get() {
                return a + b;
            }
        }));
        */
    }
    private static String getString(Supplier<String> funcation) {
        return funcation.get();
    }
}

题目: 使用 Supplier 接口作为方法参数类型，通过Lambda表达式求出int数组中的最大值。提示：接口的泛型请使用 java.lang.Integer 类。

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        int a[] = {322, 24, 3, 35, 3, 53, 2544};
        int maxA = getMax(() -> {
            int max = a[0];
            for (int i : a) {
                max = Math.max(i, max);
            }
            return max;
        });
        /*
        
        int maxA = getMax(new Supplier<Integer>() {
            @Override
            public Integer get() {
                int max = a[0];
                for (int i : a) {
                    max = Math.max(i, max);
                }
                return max;
            }
        });
        */
        System.out.println(maxA);
    }
    public static int getMax(Supplier<Integer> sup) {
        return sup.get();
    }
}

3.2Consumer接口

java.util.function.Consumer 接口则正好与Supplier接口相反，它不是生产一个数据，而是消费一个数据，其数据类型由泛型决定。

抽象方法：accept

Consumer 接口中包含抽象方法 void accept(T t) ，意为消费一个指定泛型的数据。基本使用如：

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        consumeString(s -> System.out.println(s));
        /*
        consumeString(new Consumer<String>() {
            @Override
            public void accept(String s) {
                System.out.println(s);
            }
        });
        */
    }
    public static void consumeString(Consumer<String> function){
        function.accept("Hello");
    }
}

默认方法：andThen

如果一个方法的参数和返回值全都是 Consumer 类型，那么就可以实现效果：消费数据的时候，首先做一个操作，然后再做一个操作，实现组合。而这个方法就是 Consumer 接口中的default方法 andThen 。下面是JDK的源代码：

default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
  Objects.requireNonNull(after);
  return (T t) ‐> { accept(t); after.accept(t); };
}

备注： java.util.Objects 的 requireNonNull 静态方法将会在参数为null时主动抛出 NullPointerException 异常。这省去了重复编写if语句和抛出空指针异常的麻烦。

要想实现组合，需要两个或多个Lambda表达式即可，而 andThen 的语义正是“一步接一步”操作。例如两个步骤组合的情况：

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        consumString(s-> System.out.println(s.toUpperCase()),s-> System.out.println(s.toLowerCase()));
    }
    public static void consumString(Consumer<String> one, Consumer<String> two) {
        one.andThen(two).accept("xppmzz");
    }
}

题目：下面的字符串数组当中存有多条信息，请按照格式“ 姓名：XX。性别：XX。 ”的格式将信息打印出来。要求将打印姓名的动作作为第一个 Consumer 接口的Lambda实例，将打印性别的动作作为第二个 Consumer 接口的Lambda实例，将两个 Consumer 接口按照顺序“拼接”到一起。

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = {"xpp,男", "mzz,男", "hhh,女"};
        printInfo(s -> System.out.println("姓名:" + s.split(",")[0]),
                s -> System.out.println("性别：" + s.split(",")[1]), array);
    }

    private static void printInfo(Consumer<String> one, Consumer<String> two, String[] array) {
        for (String info : array) {
            one.andThen(two).accept(info);
        }
    }
}

3.3Predicate接口

有时候我们需要对某种类型的数据进行判断，从而得到一个boolean值结果。这时可以使用 java.util.function.Predicate 接口。

抽象方法：test

Predicate 接口中包含一个抽象方法： boolean test(T t) 。用于条件判断的场景：

public class Demo15PredicateTest {
private static void method(Predicate<String> predicate) {
  boolean veryLong = predicate.test("HelloWorld");
  System.out.println("字符串很长吗：" + veryLong);
 }
 public static void main(String[] args) {
  method(s ‐> s.length() > 5);
 }
}

默认方法：and

既然是条件判断，就会存在与、或、非三种常见的逻辑关系。其中将两个 Predicate 条件使用“与”逻辑连接起来实现“并且”的效果时，可以使用default方法 and 。其JDK源码为：

default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
 Objects.requireNonNull(other);
 return (t) ‐> test(t) && other.test(t);
}

如果要判断一个字符串既要包含大写“H”，又要包含大写“W”，那么：

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        method(s -> s.contains("H"), s -> s.contains("W"));
    }

    private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
        boolean res = one.and(two).test("HeLLoWorld");
        System.out.println("字符串复合要求吗?" + res);
    }
}

默认方法：or

与 and 的“与”类似，默认方法 or 实现逻辑关系中的“或”。JDK源码为：

default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
 Objects.requireNonNull(other);
 return (t) ‐> test(t) || other.test(t);
}

如果希望实现逻辑“字符串包含大写H或者包含大写W”，那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可，其他都不变：

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        method(s -> s.contains("H"), s -> s.contains("W"));
    }

    private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
        boolean res = one.or(two).test("heLLoworld");
        System.out.println("字符串符合要求吗?" + res);
    }
}

默认方法：negate

“与”、“或”已经了解了，剩下的“非”（取反）也会简单。默认方法 negate 的JDK源代码为：

default Predicate<T> negate() {
 return (t) ‐> !test(t);
}

从实现中很容易看出，它是执行了test方法之后，对结果boolean值进行“!”取反而已。一定要在 test 方法调用之前调用 negate 方法，正如 and 和 or 方法一样：

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        method(s -> s.length() < 5);
    }

    private static void method(Predicate<String> predicate) {
        boolean verLong = predicate.negate().test("HelloWorld");
        System.out.println("字符串很长吗？" + verLong);
    }
}

题目：数组当中有多条“姓名+性别”的信息如下，请通过 Predicate 接口的拼装将符合要求的字符串筛选到集合 ArrayList 中，需要同时满足两个条件：

必须为女生；
姓名为3个字

public class mainCompartator {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = {"xpp,女", "mzz,男", "hhh,女"};
        List<String> ans = method(s -> s.split(",")[0].length() == 3, s -> s.split(",")[1].equals("女"), array);
        System.out.println(ans);
    }

    private static List<String> method(Predicate<String> one, Predicate<String> two, String[] array) {
        List<String> res = new ArrayList<>();
        for (String s : array) {
            if (one.and(two).test(s))
                res.add(s);
        }
        return res;
    }
}

3.4Function接口

Function接口 java.util.function.Function 接口用来根据一个类型的数据得到另一个类型的数据，前者称为前置条件，后者称为后置条件。

抽象方法：apply

Function 接口中最主要的抽象方法为： R apply(T t) ，根据类型T的参数获取类型R的结果。使用的场景例如：将 String 类型转换为 Integer 类型。

public class Demo11FunctionApply {
private static void method(Function<String, Integer> function) {
  int num = function.apply("10");
  System.out.println(num + 20);
}
public static void main(String[] args) {
  method(s ‐> Integer.parseInt(s));
 }
}

默认方法：andThen

Function 接口中有一个默认的 andThen 方法，用来进行组合操作。JDK源代码如：

default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
 Objects.requireNonNull(after);
 return (T t) ‐> after.apply(apply(t));
}

该方法同样用于“先做什么，再做什么”的场景，和 Consumer 中的 andThen 差不多：

import java.util.function.Function;
public class Demo12FunctionAndThen {
private static void method(Function<String, Integer> one, Function<Integer, Integer> two) {
 int num = one.andThen(two).apply("10");
 System.out.println(num + 20);
}
public static void main(String[] args) {
 method(str‐>Integer.parseInt(str)+10, i ‐> i *= 10);
 }
}

一个操作是将字符串解析成为int数字，第二个操作是乘以10。两个操作通过 andThen 按照前后顺序组合到了一起。

注意：Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。

到此这篇关于详细介绍Java函数式接口的文章就介绍到这了,更多相关Java函数式接口内容请搜索自学编程网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自学编程网！

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