12Java函数式接口、方法引用

2016-12-01 PV:

12.1 函数式接口

12.1.1 概念

1.函数式接口在Java中是指：有且仅有一个抽象方法的接口。

2.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，所有函数式接口就是可以适用于Lamnda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。

3、语法糖的定义：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，这就是语法糖，从应用层讲， java中的Lambda可以被当做是匿名内部类的语法糖，但是二者原理上不同的

4.复习之前Lambda的使用要求，

使用条件1：必须拥有函数式接口，（java语言中已经提供了很多函数式接口）

使用条件2：调用的方法必须拥有函数式接口作为方法的参数，（Java语言已经提供了很多方法，这些方法的参数都是函数式接口）

12.1.2 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：

1
2
3

public interface MyFunctionalInterface {	
	void myMethod();
}

12.1.3 @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：


// 函数式接口注解 : 该接口仅能拥有一个抽象方法
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {

    // 抽象方法定义 :
    void myMethod();
}

notes：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

12.2 函数式编程

12.2.1 Lambda 的延时执行

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

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 static void main(String[] args) {

        String s1 = "Hello";
        String s2 = "World";
        String s3 = "Java";

        // 调用方法
        log(0, s1 + s2 + s3);
    }

    // 方法 :
    public static void log(int level, String msg) {
        if (level == 1) {
            System.out.println(msg);
        }
    }

结果： 
    说明 : 如果 level 不为 1, 则没有任何输出结果.
    说明 : 如果 level 为 1, 输出结果如下 :
    HelloWorldJava

notes：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。

体验Lambda的优化写法

使用Lambda必然需要一个函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface MessageBuilder {

    // 抽象方法
    String buildMsg();
}

然后对log方法进行改造

    public static void main(String[] args) {

        String s1 = "Hello";
        String s2 = "World";
        String s3 = "Java";

        // 调用方法 :
        log(1, () -> s1 + s2 + s3);
    }

    // 方法 :
    public static void log(int level, MessageBuilder messageBuilder) {
        if (level == 1) {
            String result = messageBuilder.buildMsg();
            System.out.println("result = " + result);
        }
    }


输出结果 :
result = HelloWorldJava

noets：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。

除此之外Lambda还可作为参数和返回值

12.2.2 使用函数式接口作为参数

例子：自定义一个函数是接口MyFunctionalInterface，里面有且仅有一个抽象方法void myMethod()。来说明使用函数式接口作为参数

思路历程：

      **  Lambda表达式实现               **         

        **思考1**，接口MyFunctionalInterface中的抽象方法长什么样（有无参数，有无返回值），

        **思考2**，Lambda的表达式的各个部分是什么样的 （） -> {} 

      ()  其中这里面放的是参数列表，一定要和函数式接口中的抽象放的参数列表保持一致

      {} 方法的实现题部分        一定要和函数式接口中的抽象方法的返回值保持一致

        开始写代码：

public class MyFunctionalInterfaceTest1 {
    public static void main(String[] args) {

        // 重点 : 调用方法, 传递 Lambda 表达式作为函数式接口的实际参数
        // 思考 : MyFunctionalInterface 函数式接口中的抽象方法长什么样 ???   void myMethod();
        // () 小括号 : 函数式接口抽象方法的参数列表.
        // {} 大括号 : 函数式接口抽象方法的方法实现体.
        // Lambda 表达式的标准格式 :
        doSomething(() -> { System.out.println("Lambda 表达式被执行 ..."); });

        // Lambda 表达式的省略格式 :
        doSomething(() -> System.out.println("Lambda 表达式被执行 ..."));
    }

    // 定义一个方法, 使用函数式接口作为方法的参数列表
    public static void doSomething(MyFunctionalInterface inter) {
        // 此处为 Lambda 表达式代码的调用
        inter.myMethod();
    }
}

/*
Lambda 表达式书写的前提要求 :  (传递 Lambda 表达式作为方法的参数就是重要)

    1. 必须要有 `函数式接口`. (自动推导)                         (Java提供)
    2. 必须有方法使用 `函数式接口` 作为方法的参数列表.            (Java提供)
 */

// 请问 : 如何让编译器该接口是否为函数式接口
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {

    // 抽象方法 : 无参无返回值
    void myMethod();
}

12.2.3 使用函数式接口作为返回值

例子：自定义一个MySupplier函数式接口，无参有返回值，里面有且仅有一个方法Object getData();来说明函数式接口作为返回值

思路历程：

1.函数式接口中的抽象方法是什么样子的（Object getData()） 其中 抽象方式是没有参数，但是是有返回值的，返回值类型是 Object，

 1. Lambda 的格式按照需求应该怎么写

       ()中不需要写任何参数列表

       {} 中有返回值 加return 书写要实现的方法。

        **开始写代码**

public class MySupplierTest1 {
    public static void main(String[] args) {

        // 调用方法
        // 思考 : 看一下 MySupplier 的抽象方法长什么样 ???        Object data();
        printData(() -> { return "Hello ShangHai, I Love you."; });

        // 调用方法
        MySupplier mySupplier = getDataFromLambda();
        // 请问 : 如何取出数据 ??? 调用函数式接口中的方法, 来获取数据
        Object data = mySupplier.getData();
        System.out.println("data = " + data);
    }

    // 方法 : 将函数式接口作为方法的参数
    public static void printData(MySupplier mySupplier) {
        Object data = mySupplier.getData();
        System.out.println("data = " + data);
    }

    // 方法 : 将函数式接口作为方法的返回值
    public static MySupplier getDataFromLambda() {

        // 如何实现 : 返回一个 Lambda 表达式       Object getData();
        // return () -> { return "你爱北京长城."; };
        return () -> "你爱北京长城.";
    }
}

@FunctionalInterface
public interface MySupplier {

    // 抽象方法 : 无参, 有返回值
    Object getData();
}

12.3 方法引用

 **概述** : 什么是方法引用呢 ??? 其实就是 Lambda 表达式的孪生兄弟. 也可以理解为引用一个已经实现了 Lambda 表达式相同功能的方法.

** 格式** : 对象::对象方法 System.out::println

12.3.2 冗余的Lambda场景

看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式

@FunctionalInterface
public interface Printable<T> { 
    void print(T t);
}

在Printable接口当中唯一的抽象方法print接收一个字符串参数，目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda来使用它的代码很简单：

   public static void main(String[] args) {

        // 调用方法 :
        printString("Hello beijing, 你好, 北京.", s -> System.out.println(s));
    }

    // 方法 :
    public static void printString(String str, Printable<String> printable) {
        printable.print(str);
    }

输出结果：
    Hello beijing, 你好, 北京.

分析：这段代码的问题在于，对字符串进行控制台打印输出的操作方案，明明已经有了现成的实现，那就是System.out对象中的println(String)方法。既然Lambda希望做的事情就是调用println(String)方法，那何必自己手动调用呢？这时候引入了其孪生兄弟，方法引用：

改进之后的代码

    public static void main(String[] args) {

        // 调用方法 : Lambda 表达式
        printString("Hello beijing, 你好, 北京.", s -> System.out.println(s));

        // 调用方法 : 方法引用 -> 对象引用对象方法
        PrintStream ps = System.out;
        printString("Hello beijing, 你好, 北京.", ps::println);

        // 调用方法 : 简化格式
        printString("Hello beijing, 你好, 北京.", System.out::println);
    }

    // 方法 :
    public static void printString(String str, Printable<String> printable) {
        printable.print(str);
    }

输出结果 :
    Hello beijing, 你好, 北京.
    Hello beijing, 你好, 北京.
    Hello beijing, 你好, 北京.

notes：

注意其中的双冒号::写法，这被称为“方法引用”，而双冒号是一种新的语法。**

12.3.3 方法引用符

双冒号::为引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中，那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。

*语义分析**

例如上例中，System.out对象中有一个重载的println(String)方法恰好就是我们所需要的。那么对于printString方法的函数式接口参数，对比下面两种写法，完全等效：

Lambda表达式写法：s -> System.out.println(s);

方法引用写法：System.out::println

第一种语义是指：拿到参数之后经Lambda之手，继而传递给System.out.println方法去处理。

第二种等效写法的语义是指：直接让System.out中的println方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一样，而第二种方法引用的写法复用了已有方案，更加简洁。

推导与省略**

如果使用Lambda，那么根据“可推导就是可省略”的原则，无需指定参数类型，也无需指定的重载形式——它们都将被自动推导。而如果使用方法引用，也是同样可以根据上下文进行推导。

函数式接口是Lambda的基础，而方法引用是Lambda的孪生兄弟。

12.3.4 通过对象名引用成员方法

这是最常见的一种用法，与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法：

思路历程：

1.接口Printable 中的抽象方法 void print(T t) 有参数未指定类型，无返回值

printString(“Hello World. 你好, 世界!”, s -> System.out.println(s));

2，上面传递的Lambda 表达式（s -> System.out,println(s) ）的实现效果与 Sysetm.out 对象的println 方法实现一致

既然效果一样，那么Lambda表达式可不可以不写了，直接引用别人的方法。

方法引用的条件：引用的方法必须与函数式中的抽象方法匹配，（参数类型和返回值需要保持一致）

// Printable : void print(T t); System.out 对象的 void println(String x);

// 引用语法 : 对象名::对象方法名

// 简化格式 : System.out::println 对象名::对象方法

// 作用 : 已经有方法完成 Lambda 表达式需要实现的效果. 因此, 在程序中可以使用方法引用替代 Lambda 表达式.

// 方法 : 使用函数式接口作为参数 (这是 Lambda 表达式的传递基本)

public class ObjectMethodRef {

    // 对象方法 :
    public void printUpperCase(String str) {
        String s = str.toUpperCase();
        System.out.println(s);
    }
}

// 函数式接口仍然定义为
@FunctionalInterface
public interface Printable<T> {
    void print(T t);
}

那么当需要使用这个printUpperCase成员方法来替代Printable接口的Lambda的时候，已经具有了ObjectMethodRef类的对象实例，则可以通过对象名引用成员方法，代码为：

    public static void main(String[] args) {

        // Lambda 表达式实现 :
        printString("hello", s -> System.out.println(s.toUpperCase()));

        // 对象方法引用 :
        ObjectMethodRef obj = new ObjectMethodRef();
        printString("hello", obj::printUpperCase);
    }

    public static void printString(String str, Printable<String> printable) {
        printable.print(str);
    }

输出结果 :
HELLO
HELLO

12.3.5 通过类名称引用静态方法

由于在java.lang.Math类中已经存在了静态方法abs，所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时，有两种写法。首先是函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Calculator {

    // 抽象方法 :
    int calc(int num);
}

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {

        // 调用方法 : Lambda 表达式
        printCalculator(-88, num -> Math.abs(num));

        // 调用方法 : 静态方法引用
        printCalculator(-88, Math::abs);
    }

    // 方法 :
    public static void printCalculator(int num, Calculator calculator) {
        int result = calculator.calc(num);
        System.out.println("result = " + result);
    }
}

输出结果 :
result = 88
result = 88

notes：

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

Lambda表达式：n -> Math.abs(n)

方法引用：Math::abs

12.3.6 通过super引用成员方法

如果存在继承关系，当Lambda中需要出现super调用时，也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口

notes：

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

- Lambda表达式：() -> super.sayHello()

方法引用：super::sayHello

12.3.7 通过this引用成员方法

this代表当前对象，如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法，那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方法引用。首先是简单的函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Richable {
    void buy();
}

public class Husband {

    // 行为 : 变得快乐
    public void beHappy() {
        // 结婚吧
        merry(() -> System.out.println("买套房子."));

        merry(() -> this.buyCar());

        merry(this::changeWife);
    }

    // 行为 : 结婚 (需要变得有钱, 必须要买东西)
    private void merry(Richable richable) {
        richable.buy();
    }

    // 行为 : 买套方法
    private void buyHouse() {
        System.out.println("买套房子.");
    }

    // 行为 : 买辆车子
    private void buyCar() {
        System.out.println("买辆车子.");
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        Husband husband = new Husband();
        husband.beHappy();

    }
}

输出结果 :
买套房子.
买辆车子.

开心方法beHappy调用了结婚方法marry，后者的参数为函数式接口Richable：

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

- Lambda表达式：() -> this.buyCar()

- 方法引用：this::buyCar

12.3.8 类的构造器引用

由于构造器的名称与类名完全一样，并不固定。所以构造器引用使用类名称::new的格式表示。首先是一个简单的Person类：

public class Person {
    
    private String name;

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Person() {
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

- Lambda表达式：name -> new Person(name)

- 方法引用：Person::new

12.3.9 数组的构造器引用

数组也是Object的子类对象，所以同样具有构造器，只是语法稍有不同。

需要一个函数式接口

@FunctionalInterface
public interface ArrayBuilder {
    // 抽象方法
    int[] buildArray(int length);
}

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {

        int[] arr1 = initIntArray(10, len -> new int[len]);
        System.out.println("arr1.length = " + arr1.length);

        int[] arr2 = initIntArray(10, int[]::new);
        System.out.println("arr2.length = " + arr2.length);
    }

    // 初始化一个 int[] 数组
    public static int[] initIntArray(int length, ArrayBuilder builder) {
       return builder.buildArray(length);
    }
}

输出结果 :
arr1.length = 10
arr2.length = 10

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

- Lambda表达式：length -> new int[length]

- 方法引用：int[]::new

12.4 总结之前瞻 Java语言的4大核心函数式接口

12.4.1 总结

第一步：定义函数式接口

第二步：定义方法，将函数式接口作为方法的参数类型

总结：只要满足前两个步骤，我们就可以书写Lambda表达式了，

问：在使用Lambda表达式传送传输时，思考哪两个东西？？

思考1：函数式接口中华抽象方法的参数列表

思考2：函数式接口中抽象方法的返回值类型

核心点：要求程序员对函数式接口中的抽象方法，参数类型和返回值类型，非常清晰的理解。因此没有这一层的理解，Lambda表达式的语法就无从书写了

Lambda表达式的语法格式**：（抽象方法参数） -> { return 抽象方法的实现体 }

12.4.2 4大函数式接口

Java 语言中提供了最重要的 “四大核心函数式接口” 特有的抽象方法

消费型接口：	特点（有去无回）Consumer	void accept（T t）
供给型接口	特点（无中生有）Supplier	T get();
函数型接口	特点（有去有回）Function<T, R>	R apply (T t) T -> Type 参数类型 R -> Result 返回值类型
断言型接口	特点（元芳，你怎么看）Predicate	boolean test （T t）

说明：使用函数式接口作为方法的参数，这些API大部分都被定义到 StreamAPI 中

StreamAPI  主要操作对象为 “集合” 对象，不是  “读写”  对象

说明1：读写IO 主要是 “内存与硬盘” 实现数据交互

说明2：StreamAPI 主要是 ”内存与内存“ 实现数据交互（变量，数组，集合）

12.1 函数式接口

12.1.1 概念

12.1.2 格式

12.1.3 @FunctionalInterface注解

12.2 函数式编程

12.2.1 Lambda 的延时执行

12.2.2 使用函数式接口作为参数

12.2.3 使用函数式接口作为返回值

12.3 方法引用

12.3.2 冗余的Lambda场景

12.3.3 方法引用符

12.3.4 通过对象名引用成员方法

12.3.5 通过类名称引用静态方法

12.3.6 通过super引用成员方法

12.3.7 通过this引用成员方法

12.3.8 类的构造器引用

12.3.9 数组的构造器引用

12.4 总结之 前瞻 Java语言的4大核心函数式接口

12.4.1 总结

12.4.2 4大函数式接口

12.4 总结之前瞻 Java语言的4大核心函数式接口