Java 函数式编程 Java 函数式编程要点总结
知了一笑 人气:0一、函数式概念
函数式编程是一种结构化编程的范式,主要思想是把运算过程尽量写成系列嵌套的函数调用。函数编程的概念表述带有很抽象的感觉,可以基于案例看:
public class Function01 { public static void main(String[] args) { // 运算:(x+y)* c int x1 = 2 ; int y1 = 3 ; int c1 = 4 ; int sum1 = x1 + y1 ; int res1 = sum1 * c1 ; System.out.println("res1 = "+res1); } }
这里基于过程的方式做计算,上面的代码块着重在描述程序执行过程。
在看基于函数的方式解决方法:
public class Function02 { public static void main(String[] args) { // 函数式计算 System.out.println("func01 = "+func01(2,3,4)); } private static int func01 (int x,int y,int c){ return (x+y)*c; } }
函数式编程的核心要素:传入参数,执行逻辑,返回值,也可以没有返回值。
函数式的编程风格侧重描述程序的执行逻辑,不是执行过程。
同上面计算过程相比,函数式编程也减少很多临时变量的创建,代码风格也变的简洁清楚。
二、函数与方法
在Java语言中有函数式编程风格,但是Java代码中没有函数的说法,而是称为:方法;
public class Function03 { public static void main(String[] args) { Func03 func03 = new Func03(); func03.add(2); System.out.println(func03.res1); } } class Func03 { public int res1 = 0 ; public void add (int a1){ this.res1 = a1 +1 ; } }
类定义引用数据类型,类实例化后的对象可以调用类内部的方法和数据,这是最直观的感觉。
但是方法又有静态和非静态的区别,静态方法属于类所有,类实例化前即可使用。
非静态方法可以访问类中的任何成员变量和方法,并且必须是类实例化后的对象才可以调用。
三、JDK函数基础
1、Lambda表达式
Lambda表达式也可称为闭包,是推动Java8发布的最重要新特性,允许把函数作为一个方法的参数(函数作为参数传递进方法中)。
这里就很鲜明的对比Lambda表达式语法和传统用法。
public class Lambda01 { interface LambdaOpera { int operation(int a, int b); } public static void main(String[] args) { LambdaOpera lambdaOpera = new LambdaOpera(){ @Override public int operation(int a, int b) { return a * b ; } }; System.out.println(lambdaOpera.operation(3,2)); LambdaOpera lambdaOpera01 = (int a, int b) -> a + b; LambdaOpera lambdaOpera02 = (int a, int b) -> a - b; System.out.println(lambdaOpera01.operation(3,2)); System.out.println(lambdaOpera02.operation(3,2)); } }
在看一个直观的应用案例,基于Lambda的方式创建线程,可以使代码变的更加简洁紧凑:
public class Lambda02 { public static void main(String[] args) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 2; i++) { System.out.println(i); } } }).start(); // 对比 Lambda 方式 new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 2; i++) { System.out.println(i); } }).start(); } }
在看一下Runnable接口的结构:
FunctionalInterface标记在接口上,表示该接口是函数式接口,并且该接口只包含一个抽象方法,
@FunctionalInterface public interface Runnable { public abstract void run(); }
Lambda表达式本身可以理解为就是一个接口的实现过程,这里runnable就是完整的Lambda表达式声明:
public class Lambda04 { public static void main(String[] args) { Runnable runnable = () -> { System.out.println("run one..."); }; Thread thread = new Thread(runnable); thread.start(); } }
Lambda表达式最直观的作用就是使得代码变得异常简洁,并且可以作为参数传递。
2、函数式接口
Lambda表达式虽然有很多优点,但是使用的时候需要定义一些接口用来完成编码,这样又使得表达式又变得重量级,Java8自身已经提供几个常见的函数式接口。
- Function:输入一个参数,返回一个结果;
- Consumer:输入一个参数,不返回结果;
- BiFunction:输入两个参数,返回一个结果;
- BiConsumer:输入两个参数,不返回任何结果;
public class Lambda05 { public static void main(String[] args) { Function<Integer, Integer> function01 = x -> x * 2; System.out.println(function01.apply(2)); BiFunction<Integer, Integer, Integer> function02 = (x, y) -> x * y; System.out.println(function02.apply(2, 3)); Consumer<String> consumer01 = msg -> System.out.println("msg:"+msg); consumer01.accept("hello"); BiConsumer<String,Integer> consumer02 = (msg,i) -> System.out.println(msg+":"+i); consumer02.accept("world",3); } }
如果面对更复杂的业务需求,可以自定义函数式接口去解决。
四、Optional类
1、Null判断
Optional类是Java函数式编程的应用,主要用来解决常见的空指针异常问题。
在Java编程的开发中,很多地方都能常见空指针异常的抛出,如果想避免这个问题就要加入很多判断:
public class Optional01 { public static void main(String[] args) { User user = new User(1,"hello") ; if (user != null){ if (user.getName() != null){ System.out.println(user.getName()); } } } }
为了确保程序不抛出空指针这种低级的错误,在程序中随处可以null的判断,代码显然冗余和繁杂。
2、Optional应用
基于Optional类创建的对象可能包含空值和null值,也同样会抛出对应的异常:
public class Optional02 { public static void main(String[] args) { // NoSuchElementException Optional<User> optionalUser = Optional.empty(); optionalUser.get(); // NullPointerException Optional<User> nullOpt = Optional.of(null); nullOpt.get(); } }
所以在不明确对象的具体情况下,使用ofNullable()方法:
public class Optional03 { public static void main(String[] args) { User user = new User(1,"say"); Optional<User> optionalUser = Optional.ofNullable(user); if (optionalUser.isPresent()){ System.out.println(optionalUser.get().getName()); } User user1 = null ; User createUser = Optional.ofNullable(user1).orElse(createUser()); System.out.println(createUser.getName()); User user2 = null ; Optional.ofNullable(user2).orElseThrow( () -> new RuntimeException());; } public static User createUser (){ return new User(2,"hello") ; } }
这样看下来Optional结合链式方法和Lambda表达式就很大程度上简化了应用的代码量:
public class Optional04 { public static void main(String[] args) { // 1、map转换方法 User user = new User(99, "Java"); // user = null ; String name = Optional.ofNullable(user) .map(u -> u.getName()).orElse("c++"); System.out.println(name); // 2、过滤方法 Optional<User> optUser01 = Optional.ofNullable(user) .filter(u -> u.getName() != null && u.getName().contains("c++")); // NoSuchElementException System.out.println(optUser01.get().getName()); } }
Optional提供null处理的各种方法,可以简洁很多代码判断,但是在使用风格上和之前变化很大。
五、Stream流
如果Optional简化很多Null的判断,那Stream流的API则简化了很多集合的遍历判断,同样也是基于函数式编程。
上述为Stream接口继承关系如图,同样提供一些特定接口和较大的包装接口,通过源码查看,可以看到和函数编程也是密切相关。
public class Stream01 { public static void main(String[] args) { Stream<String> stream = Stream.of("hello", "java"); stream.forEach(str -> System.out.print(str+";")); } }
Stream与函数接口结合使用,函数接口又可以使用Lambda表达式进行简化代码。在Java8通过Stream可以大量简化集合使用的代码复杂度。
public class Stream02 { public static void main(String[] args) { // 1、转换Stream List<String> list = Arrays.asList("java+;", "c++;", "net;"); list.stream(); // 2、forEach操作 list.stream().forEach(System.out::print); // 3、map映射,输出 3,4 IntStream.rangeClosed(2,3).map(x->x+1).forEach(System.out::println); // 4、filter过滤 list.stream().filter(str -> str.contains("+")).forEach(System.out::print); // 5、distinct去重 Integer[] arr = new Integer[]{3, 1, 3, 1, 2,4}; Stream.of(arr).distinct().forEach(System.out::println); // 6、sorted排序 Stream.of(arr).sorted().forEach(System.out::println); // 7、collect转换 List<String> newList = list.stream().filter(str -> str.contains("+")) .collect(Collectors.toList()); newList.stream().forEach(System.out::print); } }
在没有Stream相关API之前,对于集合的操作和遍历都会产生大量的代码,通过Stream相关API集合的函数式编程和Lambda表达式的风格,简化集合很多操作。
六、源代码地址
GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
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