Java 函數式編程要點總結
一、函數式概念
函數式編程是一種結構化編程的范式，主要思想是把運算過程盡量寫成系列嵌套的函數調用。函數編程的概念表述帶有很抽象的感覺，可以基於案例看：
public class Function01 {
public static void main(String[] args) {
// 運算：（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);
}
}
這裡基於過程的方式做計算，上面的代碼塊著重在描述程序執行過程。
在看基於函數的方式解決方法：
public class Function02 {
public static void main(String[] args) {
// 函數式計算
System.out.println("func01 = "+func01(2,3,4));
}
private static int func01 (int x,int y,int c){
return (x+y)*c;
}
}
函數式編程的核心要素：傳入參數，執行邏輯，返回值，也可以沒有返回值。
函數式的編程風格側重描述程序的執行邏輯，不是執行過程。
同上面計算過程相比，函數式編程也減少很多臨時變量的創建，代碼風格也變的簡潔清楚。
二、函數與方法
在Java語言中有函數式編程風格，但是Java代碼中沒有函數的說法，而是稱為：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 ;
}
}
類定義引用數據類型，類實例化後的對象可以調用類內部的方法和數據，這是最直觀的感覺。
但是方法又有靜態和非靜態的區別，靜態方法屬於類所有，類實例化前即可使用。
非靜態方法可以訪問類中的任何成員變量和方法，並且必須是類實例化後的對象才可以調用。
三、JDK函數基礎
1、Lambda表達式
Lambda表達式也可稱為閉包，是推動Java8發佈的最重要新特性，允許把函數作為一個方法的參數（函數作為參數傳遞進方法中）。
這裡就很鮮明的對比Lambda表達式語法和傳統用法。
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));
}
}
在看一個直觀的應用案例，基於Lambda的方式創建線程，可以使代碼變的更加簡潔緊湊:
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();
// 對比 Lambda 方式
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 2; i++) {
System.out.println(i);
}
}).start();
}
}
在看一下Runnable接口的結構：
FunctionalInterface標記在接口上，表示該接口是函數式接口，並且該接口隻包含一個抽象方法，
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
Lambda表達式本身可以理解為就是一個接口的實現過程，這裡runnable就是完整的Lambda表達式聲明：
public class Lambda04 {
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable = () -> {
System.out.println("run one...");
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
}
}
Lambda表達式最直觀的作用就是使得代碼變得異常簡潔，並且可以作為參數傳遞。
2、函數式接口
Lambda表達式雖然有很多優點，但是使用的時候需要定義一些接口用來完成編碼，這樣又使得表達式又變得重量級，Java8自身已經提供幾個常見的函數式接口。
- Function：輸入一個參數，返回一個結果；
- Consumer：輸入一個參數，不返回結果；
- BiFunction：輸入兩個參數，返回一個結果；
- BiConsumer：輸入兩個參數，不返回任何結果；
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);
}
}
如果面對更復雜的業務需求，可以自定義函數式接口去解決。
四、Optional類
1、Null判斷
Optional類是Java函數式編程的應用，主要用來解決常見的空指針異常問題。
在Java編程的開發中，很多地方都能常見空指針異常的拋出，如果想避免這個問題就要加入很多判斷：
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());
}
}
}
}
為瞭確保程序不拋出空指針這種低級的錯誤，在程序中隨處可以null的判斷，代碼顯然冗餘和繁雜。
2、Optional應用
基於Optional類創建的對象可能包含空值和null值，也同樣會拋出對應的異常：
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();
}
}
所以在不明確對象的具體情況下，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") ;
}
}
這樣看下來Optional結合鏈式方法和Lambda表達式就很大程度上簡化瞭應用的代碼量：
public class Optional04 {
public static void main(String[] args) {
// 1、map轉換方法
User user = new User(99, "Java");
// user = null ;
String name = Optional.ofNullable(user)
.map(u -> u.getName()).orElse("c++");
System.out.println(name);
// 2、過濾方法
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處理的各種方法，可以簡潔很多代碼判斷，但是在使用風格上和之前變化很大。
五、Stream流
如果Optional簡化很多Null的判斷，那Stream流的API則簡化瞭很多集合的遍歷判斷，同樣也是基於函數式編程。
上述為Stream接口繼承關系如圖，同樣提供一些特定接口和較大的包裝接口，通過源碼查看，可以看到和函數編程也是密切相關。
public class Stream01 {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> stream = Stream.of("hello", "java");
stream.forEach(str -> System.out.print(str+";"));
}
}
Stream與函數接口結合使用，函數接口又可以使用Lambda表達式進行簡化代碼。在Java8通過Stream可以大量簡化集合使用的代碼復雜度。
public class Stream02 {
public static void main(String[] args) {
// 1、轉換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，輸出 3，4
IntStream.rangeClosed(2,3).map(x->x+1).forEach(System.out::println);
// 4、filter過濾
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轉換
List<String> newList = list.stream().filter(str -> str.contains("+"))
.collect(Collectors.toList());
newList.stream().forEach(System.out::print);
}
}
在沒有Stream相關API之前，對於集合的操作和遍歷都會產生大量的代碼，通過Stream相關API集合的函數式編程和Lambda表達式的風格，簡化集合很多操作。
六、源代碼地址
GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
以上就是Java 函數式編程要點總結的詳細內容，更多關於Java 函數式編程的資料請關註WalkonNet其它相關文章！
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