函数式接口

7.函数式接口

7.1.概念

• 函数式接口在Java中是指：有且仅有一个抽象方法的接口。
• 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。

7.2.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
public class Logger {
   
    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 = "Java";
        log(1, msgA + msgB + msgC);
    }
}

• 以上这段代码存在问题：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。
• Lambda的更优写法

//定义函数式接口
@FunctionalInterface
public interface MessageBuilder {
   
	String buildMessage();
}

//改造log方法
public class LoggerLambda {
   
    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 = "Java";
        log(1, () ‐> msgA + msgB + msgC );
    }
}
//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 LoggerDelay {
   
    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 = "Java";
        log(2, () ‐> {
   
            System.out.println("Lambda执行！");
            return msgA + msgB + msgC;
        });
    }
}

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。

• Lambda作为参数和返回值

//Lambda作为参数
//只要参数是一个函数式接口，就可以使用Lambda表达式
public class Runnable {
   
    private static void startThread(Runnable task) {
   
    	new Thread(task).start();
    }
    public static void main(String[] args) {
   
        startThread(() ‐> System.out.println("线程任务执行！"));
        /*原写法 startThread(new Runnable(){ @Override public void run(){ System.out.println(Thread.currentThread().getName+"-->线程启动") } }); */
    }
}


//Lambda作为返回值
//只要返回值是一个函数式接口，就可以使用Lambda表达式
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class Comparator {
   
    private static Comparator<String> newComparator() {
   
    	return (a, b) ‐> b.length() ‐ a.length();
        
        /*原写法 return new Comparator<String>() { public int compare(String o1,String o2){ return o2.length-o1.length } } */
    }
    
    public static void main(String[] args) {
   
        String[] array = {
    "abc", "ab", "abcd" };
        System.out.println(Arrays.toString(array));
        Arrays.sort(array, newComparator());
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
}

7.3.常用函数式接口

7.3.1.Supplier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

import java.util.function.Supplier;
    public class Supplier {
   
        private static String getString(Supplier<String> function) {
   
        return function.get();
    }
    public static void main(String[] args) {
   
        String msgA = "Hello";
        String msgB = "World";
        System.out.println(getString(() ‐> msgA + msgB));
    }
}

7.3.2.Consumer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

import java.util.function.Consumer;
public class Consumer {
   
    private static void consumeString(Consumer<String> function) {
   
    	function.accept("Hello");
	}
    public static void main(String[] args) {
   
        consumeString(s ‐> System.out.println(s));
    }
}

• 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

  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：

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


import java.util.function.Consumer;

public class ConsumerAndThen {
   
    private static void consumeString(Consumer<String> one, Consumer<String> two) {
   
    	one.andThen(two).accept("Hello");
	}
    
	public static void main(String[] args) {
   
        consumeString(
            s ‐> System.out.println(s.toUpperCase()),
            s ‐> System.out.println(s.toLowerCase())
        );
    }
}

7.3.3.Predicate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：

import java.util.function.Predicate;

public class PredicateTest {
   
    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
  • 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
  • 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

//判断一个字符串既要包含大写“H”，又要包含大写“W”
/* default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) { Objects.requireNonNull(other); return (t) ‐> test(t) && other.test(t); } */

import java.util.function.Predicate;

public class PredicateAnd {
   
    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”

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

import java.util.function.Predicate;

public class PredicateAnd {
   
    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

//执行了test方法之后，对结果boolean值进行“!”取反。一定要在 test 方法调用之前调用 negate 方法
/* default Predicate<T> negate() { return (t) ‐> !test(t); } */

import java.util.function.Predicate;

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

7.3.4.Function接口

• java.util.function.Function<T,R> 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。

import java.util.function.Function;
public class FunctionApply {
   
    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

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

import java.util.function.Function;

public class FunctionAndThen {
   
    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);
    }
}

Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。