文章目录

一、函数式接口
二、函数式编程
三、常用的函数式接口

一、函数式接口

1.1 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。

接口中还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。

注意：“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只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 (默认，静态，私有)
}

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：

函数式接口的实现类：

public class MyFunctionalInterfaceImpl implements MyFunctionalInterface{
   
    @Override
    public void method() {
   
        System.out.println("函数式接口的实现类");
    }

public class Demo {
   
    //定义一个方法,参数使用函数式接口MyFunctionalInterface
    public static void show(MyFunctionalInterface myInter){
   
        myInter.method();
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //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 MyFunctionalInterfaceImpl());//函数式接口的实现类

        //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 method() {
   
                System.out.println("匿名内部类实现");
            }
        });

        //调用show方法,方法的参数是一个函数式接口,所以我们可以Lambda表达式
        show(()->{
   
            System.out.println("Lambda表达式实现");
        });

        //简化Lambda表达式
        show(()-> System.out.println("简化Lambda表达式实现"));
    }
}

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。

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 Demo01Logger {
   
    //定义一个根据日志的级别,显示日志信息的方法
    public static void showLog(int level, String message){
   
        //对日志的等级进行判断,如果是1级别,那么输出日志信息
        if(level==1){
   
            System.out.println(message);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //定义三个日志信息
        String msg1 = "你好";
        String msg2 = "欢迎";
        String msg3 = "来到我的世界";

        //调用showLog方法,传递日志级别和日志信息
        showLog(2,msg1+msg2+msg3);

    }
}

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优化日志案例

使用Lambda必然需要一个函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface MessageBuilder {
   
    //定义一个拼接消息的抽象方法,返回被拼接的消息
    public abstract String builderMessage();
}

然后对 log 方法进行改造：

public class Demo02Lambda {
   
    //定义一个显示日志的方法,方法的参数传递日志的等级和MessageBuilder接口
    public static void showLog(int level, MessageBuilder mb){
   
        //对日志的等级进行判断,如果是1级,则调用MessageBuilder接口中的builderMessage方法
        if(level==1){
   
            System.out.println(mb.builderMessage());
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //定义三个日志信息
        String msg1 = "你好";
        String msg2 = "欢迎";
        String msg3 = "来到我的世界";

        showLog(1,()->{
   
         	 System.out.println("满足条件执行");
            //返回一个拼接好的字符串
            return  msg1+msg2+msg3;
        });
        
       showLog(2,()-> {
   
             System.out.println("不满足条件不执行");
            //返回一个拼接好的字符串
            return  msg1 + msg2 + msg3;
        } );
    }
}

从结果上看，使用Lambda表达式作为参数传递，仅仅是把参数传递到 showLog 方法中

只有满足条件，日志的等级是1级，才会调用接口 MessageBuilder 中的方法 builderMessage才会进行字符串的拼接
如果条件不满足，日志的等级不是1级，那么 MessageBuilder 接口中的方法 builderMessage 就不会执行，所以拼接字符串的代码也就不会执行

所以不会存在性能的浪费

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，然后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。

代码演示：

public class Demo01Runnable {
   
    //定义一个方法startThread,方法的参数使用函数式接口Runnable
    public static void startThread(Runnable run){
   
        //开启多线程
        new Thread(run).start();
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //调用startThread方法,方法的参数是一个接口,那么我们可以传递这个接口的匿名内部类
        startThread(new Runnable() {
   
            @Override
            public void run() {
   
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"启动线程一");
            }
        });

        //调用startThread方法,方法的参数是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式
        startThread(()->{
   
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"启动线程二");
        });

        //优化Lambda表达式
        startThread(()->System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"启动线程三"));
    }
}

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。

代码演示：

public class Demo02Comparator {
   
    //定义一个方法,方法的返回值类型使用函数式接口Comparator
    public static Comparator<String> getComparator(){
   
        return (o1, o2)->o2.length()-o1.length();
    }

     public static void main(String[] args) {
   
        //创建一个字符串数组
        String[] arr = {
   "s","sggx","cd","xxxxx"};
        //输出排序前的数组
        System.out.println(Arrays.toString(arr));//{"s","cd","sggx","xxxxx"};
        //调用Arrays中的sort方法,对字符串数组进行排序
        Arrays.sort(arr,getComparator());
        //输出排序后的数组
        System.out.println(Arrays.toString(arr));//[xxxxx, sggx, cd, s]
    }

}

三、常用的函数式接口

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。

3.1 Supplier接口

概述

java.util.function.Supplier<T> 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。
Supplier<T>接口被称之为生产型接口，指定接口的泛型是什么类型，那么接口中的 get 方法就会生产什么类型的数据

代码演示：

public class Demo01Supplier {
   
    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));
    }
}

练习–求数组元素最大值

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。

代码如下：

public class Demo02Test {
   
   //定义一个方法,用于获取int类型数组中元素的最大值,方法的参数传递Supplier接口,泛型使用Integer
   public static int getMax(Supplier<Integer> sup){
   
       return sup.get();
   }

    public static void main(String[] args) {
   
        //定义一个int类型的数组,并赋值
        int[] arr = {
   100,0,-50,880,99,33,-30};
        //调用getMax方法,方法的参数Supplier是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式
        int maxValue = getMax(()->{
   
            //获取数组的最大值,并返回
            //定义一个变量,把数组中的第一个元素赋值给该变量,记录数组中元素的最大值
            int max = arr[0];
            //遍历数组,获取数组中的其他元素
            for (int i : arr) {
   
                //使用其他的元素和最大值比较
                if(i>max){
   
                    //如果i大于max,则替换max作为最大值
                    max = i;
                }
            }
            //返回最大值
            return max;
        });
        System.out.println("数组中元素的最大值是:"+maxValue);
    }
}

3.2 Consumer接口

概述

java.util.function.Consumer<T> 接口则与 Supplier 接口（供给者）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。
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。

Consumer 接口是一个消费型接口，泛型执行什么类型，就可以使用 accept 方法消费什么类型的数据。
至于具体怎么消费(使用)，需要自定义(输出,计算…)

public class Demo01Consumer {
     

    public static void method(String name, Consumer<String> con){
     
        con.accept(name);
    }

    public static void main(String[] args) {
     
        //调用method方法,传递字符串姓名,方法的另一个参数是Consumer接口,是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式
        method("鞠婧祎",(String name)->{
     
            //对传递的字符串进行消费
            //消费方式:直接输出字符串
            //System.out.println(name);

            //消费方式:把字符串进行反转输出
            String reName = new StringBuffer(name).reverse().toString();
            System.out.println(reName);
        });
    }
}

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 Demo02AndThen {
   
    //定义一个方法,方法的参数传递一个字符串和两个Consumer接口,Consumer接口的泛型使用字符串
    public static void method(String s, Consumer<String> con1 ,Consumer<String> con2){
   
        //con1.accept(s);
        //con2.accept(s);
        //使用andThen方法,把两个Consumer接口连接到一起,在消费数据
        con1.andThen(con2).accept(s);//con1连接con2,先执行con1消费数据,在执行con2消费数据
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //调用method方法,传递一个字符串,两个Lambda表达式
        method("Hello",
                (t)->{
   
                    //消费方式:把字符串转换为大写输出
                    System.out.println(t.toUpperCase());
                },
                (t)->{
   
                    //消费方式:把字符串转换为小写输出
                    System.out.println(t.toLowerCase());
                });
    }
}

运行结果将会首先打印完全大写的HELLO，然后打印完全小写的hello。当然，通过链式写法可以实现更多步骤的组合。

练习–格式化打印信息

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 Demo03Test {
   
    public static void printInfo(String[] array, Consumer<String> one, Consumer<String> two) {
   
        // 遍历字符串数组
        for (String info : array) {
   
            // 使用andThen方法连接两个Consumer接口，消费字符串
            one.andThen(two).accept(info);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        String[] array = {
   "王小红,女", "张三,男", "李四,男"};
        printInfo(array,
                s -> {
   
                    // 消费方式：对s进行切割，获取姓名，按指定格式输出
                    String name = s.split(",")[0];
                    System.out.print("姓名：" + name);
                },
                s -> {
   
                    // 消费方式：对s进行切割，获取性别，按指定格式输出
                    String sex = s.split(",")[1];
                    System.out.println("。性别：" + sex + "。");
                }
        );
    }
}

3.3 Predicate 接口

概述

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<T> 接口

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 Demo01Predicate {
   
    /* 定义一个方法 参数传递一个String类型的字符串 传递一个Predicate接口,泛型使用String 使用Predicate中的方法test对字符串进行判断,并把判断的结果返回 */
    public static boolean checkString(String s, Predicate<String> pre){
   
        return  pre.test(s);
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //定义一个字符串
        String s = "abcdef";

        //调用checkString方法对字符串进行校验,参数传递字符串和Lambda表达式
        /*boolean b = checkString(s,(String str)->{ //对参数传递的字符串进行判断,判断字符串的长度是否大于5,并把判断的结果返回 return str.length()>5; });*/

        //优化Lambda表达式
        boolean b = checkString(s,str->str.length()>5);
        System.out.println(b);
    }
}

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。

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 Demo02Predicate_and {
   
    private static void method(String s, Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
   
        boolean isValid = one.and(two).test(s);//等价于return one.test(s) && two.test(s);
        System.out.println("字符串符合要求吗：" + isValid);
    }

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

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 Demo02Predicate_and {
   
    private static void method(String s, Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
   
        boolean isValid = one.or(two).test(s);//等价于return one.test(s) || two.test(s);
        System.out.println("字符串符合要求吗：" + isValid);
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        String s = "Helloworld";
        method(s, m -> m.contains("H"), m -> m.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。

public class Demo04Predicate_negate {
   
    /* 定义一个方法,方法的参数,传递一个字符串 使用Predicate接口判断字符串的长度是否大于5 */
    public static boolean checkString(String s, Predicate<String> pre){
   
        //return !pre.test(s);
        return  pre.negate().test(s);//等效于return !pre.test(s);
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //定义一个字符串
        String s = "abc";
        //调用checkString方法,参数传递字符串和Lambda表达式
        boolean b = checkString(s,(String str)->{
   
            //判断字符串的长度是否大于5,并返回结果
            return str.length()>5;
        });
        System.out.println(b);
    }
}

练习–集合信息筛选

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：
1. 必须为女生；
2. 姓名为3个字。
分析
1. 有两个判断条件，所以需要使用两个 Predicate 接口，对条件进行判断
2. 必须同时满足两个条件，所以可以使用 and 方法连接两个判断条件

代码

public class Demo05Test {
     
    /* 定义一个方法 方法的参数传递一个包含人员信息的数组 传递两个Predicate接口,用于对数组中的信息进行过滤 把满足条件的信息存到ArrayList集合中并返回 */
    public static ArrayList<String> filter(String[] arr,Predicate<String> pre1,Predicate<String> pre2){
     
        //定义一个ArrayList集合,存储过滤之后的信息
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        //遍历数组,获取数组中的每一条信息
        for (String s : arr) {
     
            //使用Predicate接口中的方法test对获取到的字符串进行判断
            boolean b = pre1.and(pre2).test(s);
            //对得到的布尔值进行判断
            if(b){
     
                //条件成立,两个条件都满足,把信息存储到ArrayList集合中
                list.add(s);
            }
        }
        //把集合返回
        return list;
    }

    public static void main(String[] args) {
     
        //定义一个储存字符串的数组
        String[] array = {
     "王小红,女", "张三,男", "李四,男","鞠婧祎,女"};
        //调用filter方法,传递字符串数组和两个Lambda表达式
        ArrayList<String> list = filter(array,(String s)->{
     
            //获取字符串中的性别,判断是否为女
           return s.split(",")[1].equals("女");
        },(String s)->{
     
            //获取字符串中的姓名,判断长度是否为4个字符
           return s.split(",")[0].length()==3;
        });
        //遍历集合
        for (String s : list) {
     
            System.out.println(s);
        }
    }
}

3.4 Function接口

概述

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。

Function 接口中的抽象方法为：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 Demo01FunctionApply {
    
      /* 定义一个方法 方法的参数传递一个字符串类型的整数 方法的参数传递一个Function接口,泛型使用<String,Integer> 使用Function接口中的方法apply,把字符串类型的整数,转换为Integer类型的整数 */
    private static void method(String s,Function<String, Integer> function) {
   
        int num = function.apply(s);
        System.out.println(num + 20);
    }
    public static void main(String[] args) {
   
        String s="10";
        method(s,m -> Integer.parseInt(m));
    }
}

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：

public class Demo02Function_andThen {
   
    /* 定义一个方法 参数串一个字符串类型的整数 参数再传递两个Function接口 一个泛型使用Function<String,Integer> 一个泛型使用Function<Integer,String> */
    public static void change(String s, Function<String,Integer> fun1,Function<Integer,String> fun2){
   
        String ss = fun1.andThen(fun2).apply(s);
        System.out.println(ss);
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //定义一个字符串类型的整数
        String s = "123";
        //调用change方法,传递字符串和两个Lambda表达式
        change(s,(String str)->{
   
            //把字符串转换为整数+10
            return Integer.parseInt(str)+10;
        },(Integer i)->{
   
            //把整数转换为字符串
            return i+"";
        });

        //优化Lambda表达式
        change(s,str->Integer.parseInt(str)+10,i->i+"");
    }
}

请注意，Function 的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。

练习–自定义函数模型拼接

请使用 Function 进行函数模型的拼接，按照顺序需要执行的多个函数操作为：

String str = "鞠婧祎,20";

将字符串截取数字年龄部分，得到字符串；
将上一步的字符串转换成为 int 类型的数字；
将上一步的 int 数字累加100，得到结果 int 数字。

public class Demo03Test {
   
    /* 定义一个方法 参数传递包含姓名和年龄的字符串 参数再传递3个Function接口用于类型转换 */
    public static int change(String s, Function<String,String> fun1,
                             Function<String,Integer> fun2,Function<Integer,Integer> fun3){
   
        //使用andThen方法把三个转换组合到一起
        return fun1.andThen(fun2).andThen(fun3).apply(s);
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //定义一个字符串
        String str = "鞠婧祎,20";
        //调用change方法,参数传递字符串和3个Lambda表达式
        int num = change(str,(String s)->{
   
            //"鞠婧祎,20"->"20"
           return s.split(",")[1];
        },(String s)->{
   
            //"20"->20
            return Integer.parseInt(s);
        },(Integer i)->{
   
            //20->120
            return i+100;
        });
        System.out.println(num);
    }
}

上述调用方法，更好的写法是使用方法引用，详情请点击方法引用