Java 函数式接口 java函数式接口注解

一、函数式接口

　1.1 概述

　　函数式接口：有且仅有一个抽象方法的接口。

　　格式：

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);    //public abstract可以省略
    //其他非抽象方法内容
}

　1.2 @Functionallnterface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
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);    //public abstract可以省略
    //其他非抽象方法内容
}

　　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。

二、函数式编程

　　在兼顾面向对象特性的基础上，Java语言通过Lambda表达式与方法引用等，为开发者打开了函数式编程的大门。
　　下面我们做一个初探。

　2.1 Lambda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 DemoLogger {
	private static void log(int level,String msg) {
		if (level == 1) {
			system.out.println(msg);
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		String msgA = "Hello";
		String msgB = "World" ;
		String msgc = "ava" ;

		log(1, msgA + msgB + msgC);
	}
}

　　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0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();    //public abstract可以省略
}

 　　然后对log方法进行改造：

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

	public static void main(String[] args) {
		String msgA = "Hello";
		String msgB = "World" ;
		String msgc = "ava" ;

		log(1，() -> msgA + msgB + msgC);
	}
}

　　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。

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

	public static void main(String[] args) {
		String msgA = "Hello";
		String msgB = "World";
		String msgc = "ava";

		//log(1, () -> msgA + msgB + msgC);
		//Lambda的延迟执行，起到节省性能的效果。
		log(2, () -> {		//因为level != 1，不符合级别要求，Lambda将不会执行
			system.out.println("字符串拼接进行！");
			return msgA + msgB + msgC;
		});
	}
}

ps：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

 　　从上面的写法中，不难看出，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。

　　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。

　　比如，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。其中直接return一个Lambda表达式即可。

import java.util.Arrays;
import java.util.comparator;

public class DemoB6Comparator {
	private static Comparator<String> newComparator() {
		return (a, b) -> b.length() - a.length();
	}

	public static void main(String[] args) {
		String[] array = { "abc"，"ab"， "abcd"};
		system.out.print1n(Arrays.toString(array));
		Arrays.sort(array，newComparator());
		system.out.println(Arrays.toString(array));
	}
}

三、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。

　3.1 Supplier接口

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。

　　示例：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 DemoSupplier {
	//定一个方法,方法的参数传递Supplier,泛型使用Integer
	public static int getMax(Supplier<Integer> sup) {
		return sup.get();
	}

	public static void main(String[] args) {
		int arr[] = {2,3,4,52,333,23};
		//调用getMax方法,参数传递Lambda
		int maxNum = getMax(()->{
			//计算数组的最大值
			int max = arr[e];
			for(int i : arr){
				if(i>max){
					max = i;
				}
				return max;
			}
		});
		System.out.println(maxNum);
	}
}

　3.2 Consumer接口

 　　java.util.function.Consumer<T>接口则正好与Supplier<T>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。

void accept(T t)，意为消费一个指定泛型的数据。符合Lambda的标准格式写法。

　　不同的是，Consumer接口中包含一个默认方法andThen，其参数和返回值类型均为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。

　　下面是andThen方法在JDK中的源代码：

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：

import java.util.function.Consumer;

public class DemoConsumerAndThen {
	private static void consumeString(Consumer<String> one, Consumer<String> two){
		one.andThen(two).accept("Hello" );
	}

　　　　　// 运行结果将会首先打印大写的HELLO，然后打印小写的hello。当然，通过链式写法可以实现更多步骤的组合。
	public static void main(string[]args) {
		consumeString(
			s -> System.out.println(s.toupperCase()),
			s -> System.out.println(s.toLowerCase())
		);
	}
}

　3.3 Predicate接口

　　有时候我们需对某种类型的数据进行判断，来得到一个boolean值结果。这时可以使用java.util.function.Predicate<T>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：

import java.util.function.Predicate;

public class DemoPredicateTest {
	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) {
		// 条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑，只要字符串长度大于5则认为很长。
		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);
}

　　　　示例：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：

import java.util.function.Predicate;

public class DemoPredicateAnd {
	private static void method(Predicate<String> one，Predicate<String two){
		boolean isValid = one.and(two).test("Helloworld");
		System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid);
	}

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

　　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);
}

　　示例：如果要判断一个字符串包含大写“H”，或者包含大写“W"，那么：

import java.util.function.Predicate;

public class DemoPredicateOr {
	private static void method(Predicate<String> one，Predicate<String two){
		boolean isValid = one.or(two).test("Helloworld");
		System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid);
	}

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

　　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：

import java.util.function.Predicate;

public class DemoPredicateNegate {
	private static void method(Predicate<String> predicate){
		boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWord");
		System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong);
	}

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

　3.4 Function接口

　　java.util.function.Function<T,R>接口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。

import java.util.function.Function;

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，用来进行组合操作。

　　JDK源码如下：

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 DemoFunctionAndThen {
	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) {
　　　　// 第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。
		method(str -> Integer.parseInt(str)+10,
			i -> i *= 10
		);
	}
}

　　ps：Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。