详细介绍Java函数式接口
java—函数式接口
1.自定义函数式接口
1.1概述
函数式接口在java中是指：**有且仅有一个抽象方法的接口。**当然接口中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。
备注：“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仅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
}
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：
public class hello {
public static void show(myfunctionalinterface p) {
p.method1();
}
public static void main(string[] args) throws ioexception {
//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 xppmzzz());
//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 method1() {
system.out.println("使用匿名内部类重写接口中的抽象方法");
}
});
//调用show方法，方法的参数是一个函数式接口，所以我们可以用lambda表达式
show(() -> system.out.println("使用lamdba表达式重写接口中的持续方法"));
}
}
2.函数式编程
2.1lambda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 {
public static void main(string[] args) {
string a = "小皮皮";
string b = "美滋滋";
string c = "哈哈哈";
log(1, a + b + c);
}
private static void log(int level, string s) {
if (level == 1) {
system.out.println(s);
}
}
}
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*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 {} 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();
}
然后对 log 方法进行改造：
public class demo02loggerlambda {
public static void main(string[] args) {
string a = "小皮皮";
string b = "美滋滋";
string c = "哈哈哈";
log(1, () -> a + b + c);
/*
log(1, new messagebuilder() {
@override
public string buildmessage() {
return a + b + c;
}
});
*/
}
private static void log(int level, messagebuilder builder) {
if (level == 1) {
system.out.println(builder.buildmessage());
}
}
}
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。
- 证明lambda的延迟
public class demo02loggerlambda {
public static void main(string[] args) {
string a = "小皮皮";
string b = "美滋滋";
string c = "哈哈哈";
log(2, () -> {
system.out.println("lambda执行！");
return a + b + c;
});
/*
log(2, new messagebuilder() {
@override
public string buildmessage() {
system.out.println("lambda执行！");
return a + b + c;
}
});
*/
}
private static void log(int level, messagebuilder builder) {
if (level == 1) {
system.out.println(builder.buildmessage());
}
}
}
从结果中可以看出，在不符合级别要求的情况下，lambda将不会执行。从而达到节省性能的效果。
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。
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。
public class demorunnable {
private static void startvthread(runnable task){
new thread(task).start();
}
public static void main(string[] args) {
startvthread(() -> system.out.println("线程任务执行！"));
}
}
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。
public class maincompartator {
public static void main(string[] args) {
string[] s = {"aaa", "bbbb", "c", "ppppp"};
system.out.println(arrays.tostring(s));
arrays.sort(s, newcomparator());
system.out.println(arrays.tostring(s));
}
private static comparator<string> newcomparator() {
return (a, b) -> b.length() - a.length();
}
}
3.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。
3.1supplier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。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。
public class maincompartator {
public static void main(string[] args) {
string a = "hello";
string b = "world";
system.out.println(getstring(() -> a + b));
/*
system.out.println(getstring(new supplier<string>() {
@override
public string get() {
return a + b;
}
}));
*/
}
private static string getstring(supplier<string> funcation) {
return funcation.get();
}
}
题目: 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 maincompartator {
public static void main(string[] args) {
int a[] = {322, 24, 3, 35, 3, 53, 2544};
int maxa = getmax(() -> {
int max = a[0];
for (int i : a) {
max = math.max(i, max);
}
return max;
});
/*
int maxa = getmax(new supplier<integer>() {
@override
public integer get() {
int max = a[0];
for (int i : a) {
max = math.max(i, max);
}
return max;
}
});
*/
system.out.println(maxa);
}
public static int getmax(supplier<integer> sup) {
return sup.get();
}
}
3.2consumer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。基本使用如：
public class maincompartator {
public static void main(string[] args) {
consumestring(s -> system.out.println(s));
/*
consumestring(new consumer<string>() {
@override
public void accept(string s) {
system.out.println(s);
}
});
*/
}
public static void consumestring(consumer<string> function){
function.accept("hello");
}
}
- 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 maincompartator {
public static void main(string[] args) {
consumstring(s-> system.out.println(s.touppercase()),s-> system.out.println(s.tolowercase()));
}
public static void consumstring(consumer<string> one, consumer<string> two) {
one.andthen(two).accept("xppmzz");
}
}
题目：下面的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 maincompartator {
public static void main(string[] args) {
string[] array = {"xpp,男", "mzz,男", "hhh,女"};
printinfo(s -> system.out.println("姓名:" + s.split(",")[0]),
s -> system.out.println("性别：" + s.split(",")[1]), array);
}
private static void printinfo(consumer<string> one, consumer<string> two, string[] array) {
for (string info : array) {
one.andthen(two).accept(info);
}
}
}
3.3predicate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：
public class demo15predicatetest {
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
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 maincompartator {
public static void main(string[] args) {
method(s -> s.contains("h"), s -> s.contains("w"));
}
private static void method(predicate<string> one, predicate<string> two) {
boolean res = one.and(two).test("helloworld");
system.out.println("字符串复合要求吗?" + res);
}
}
- 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 maincompartator {
public static void main(string[] args) {
method(s -> s.contains("h"), s -> s.contains("w"));
}
private static void method(predicate<string> one, predicate<string> two) {
boolean res = one.or(two).test("helloworld");
system.out.println("字符串符合要求吗?" + res);
}
}
- 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 maincompartator {
public static void main(string[] args) {
method(s -> s.length() < 5);
}
private static void method(predicate<string> predicate) {
boolean verlong = predicate.negate().test("helloworld");
system.out.println("字符串很长吗？" + verlong);
}
}
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：
- 必须为女生；
- 姓名为3个字
public class maincompartator {
public static void main(string[] args) {
string[] array = {"xpp,女", "mzz,男", "hhh,女"};
list<string> ans = method(s -> s.split(",")[0].length() == 3, s -> s.split(",")[1].equals("女"), array);
system.out.println(ans);
}
private static list<string> method(predicate<string> one, predicate<string> two, string[] array) {
list<string> res = new arraylist<>();
for (string s : array) {
if (one.and(two).test(s))
res.add(s);
}
return res;
}
}
3.4function接口
function接口 java.util.function.function 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。
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
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：
import java.util.function.function;
public class demo12functionandthen {
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);
}
}
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。
注意：function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。
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