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Java8 函数式编程详解

[日期:2017-11-02] 来源:www.cnblogs.com/Dorae  作者:Dorae [字体: ]

说起Java8,可能很多人都已经知道其最大的改进,就是引入了Lambda表达式与Stream,毕竟Java9都已近发布了,Java8发布了也已经近三年。那么,今天我们就先来讲一下Java8引入的Lambda表达式,以及由此引入的函数式编程,以及函数式接口。

什么是函数式编程

函数式编程并不是Java新提出的概念,其与指令编程相比,强调函数的计算比指令的计算更重要;与过程化编程相比,其中函数的计算可以随时调用。

当然,大家应该都知道面向对象的特性(抽象、封装、继承、多态)。其实在Java8出现之前,我们关注的往往是某一类对象应该具有什么样的属性,当然这也是面向对象的核心--对数据进行抽象。但是java8出现以后,这一点开始出现变化,似乎在某种场景下,更加关注某一类共有的行为(这似乎与之前的接口有些类似),这也就是java8提出函数式编程的目的。如图1-1所示,展示了面向对象编程到面向行为编程的变化。

图1-1

为什么需要Lambda表达式

首先,不得不提增加Lambda的目的,其实就是为了支持函数式编程,而为了支持Lambda表达式,才有了函数式接口。另外,为了在面对大型数据集合时,为了能够更加高效的开发,编写的代码更加易于维护,更加容易运行在多核CPU上,java在语言层面增加了Lambda表达式。

第一个Lambda表达式

前边废话了这么多,其实Lambda就是Java新增的语法而已。当然,Lambda(我们认为这里包含了方法引用)确实能够给我们的开发带来许多便利。
首先,在java8之前,如果需要建立一个线程,很大可能会写出下面的代码:

new Thread(new Runnable()) {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello World!");
    }
}).start();

但是Java8引入Lambda之后,也许这样写会更好:

new Thread(
    () -> System.out.println("Hello world!");
);

很明显,Lambda可以帮助我们减少模板代码的书写,同时减少了要维护的匿名内部类,当然,其作用绝不仅仅这么一点(关于Lambda的具体使用,读者可以参考java8函数式编程这本书,作者解析的很详细)。接下来我们先来看一下java8关于接口的的变动。

Java8中接口的变化

其实Java9中关于接口,又有了进一步的变动,这里我们暂且局限于Java8。在Java8中,接口可以包含静态方法,另外还增加了一个用于修饰方法的关键字--default,称之为默认方法(带有方法体)。

  • 静态方法

其实Java8中增加静态方法,目的完全出于编写类库,对某些行为进行抽象(还记得我们之前用类去做吗?)。但是有一点不同的是:类中的静态方法可以继承,并且可以从实例获得引用(并不建议这么做);但是接口中的静态方法不能被继承。

  • 默认方法

其实,引入默认方法,是不得已而为之,因为Java8引入了函数式接口,许多像Collection这样的基础接口中增加了方法,如果还是一个传统的抽象方法的话,那么可能很多第三方类库就会变得完全无法使用。为了实现二进制的向后兼容性,引入了带有方法体、被default修饰的方法--默认方法。其主要思想就是如果子类中没有实现,那么采用父类提供的默认实现。其具体的继承规则如图1-2所示。

图1-2

其中Parent接口中定义了默认方法welcome;
Child接口对默认方法进行了覆盖;
ParentImpl继承了Parent接口的方法;
ChildImpl继承了Child的方法;
OverridingParent覆盖了父类的welcome;
OverridingChild最终的welcome来自于OverridingParent。

关于继承规则,可以简短描述为:类胜于接口;子类胜于父类;如果前两者都不适用,那么子类要么实现该方法,要么将该方法声明为抽象方法。

函数式接口

关于接口的变动,Java8中新定义了一种接口类型,函数式接口,与其他接口的区别就是:

  • 函数式接口中只能有一个抽象方法(我们在这里不包括与Object的方法重名的方法);
  • 可以有从Object继承过来的抽象方法,因为所有类的最终父类都是Object;
  • 接口中唯一抽象方法的命名并不重要,因为函数式接口就是对某一行为进行抽象,主要目的就是支持Lambda表达式。

Java8之前已经存在的函数式接口有:

java.lang.Runnable
java.util.concurrent.Callable
java.security.PrivilegedAction
java.util.Comparator
java.io.FileFilter
java.nio.file.PathMatcher
java.lang.reflect.InvocationHandler
java.beans.PropertyChangeListener
java.awt.event.ActionListener
javax.swing.event.ChangeListener

另外,Java8还提供了@FunctionalInterface注解来帮助我们标识函数式接口。另外需要注意的是函数式接口的目的是对某一个行为进行封装,某些接口可能只是巧合符合函数式接口的定义。

如图1-3所示,为java8的Function包的结构(即新引入的函数式接口),图中绿色表示主要引入的新接口,其他接口基本上都是为了支持基本类型而添加的接口,方法的具体作用图中有具体说明。

图1-3

自定义函数式接口支持Lambda表达式

看下如下代码,最终输出应该是两行"Hello World!",是不是很神奇?

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Action action = System.out :: println;
        action.execute("Hello World!");
        test(System.out :: println, "Hello World!");
    }

    static void test(Action action, String str) {
        action.execute(str);
    }
}
@FunctionalInterface
interface Action<T> {
    public void execute(T t);
}

小结

本文对Lambda以及函数式接口进行了简要介绍,目的是激发大家使用Lambda的兴趣,步入函数式编程的大门。

本文永久更新链接地址http://www.linuxidc.com/Linux/2017-11/148193.htm

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