Java函数式编程类库-Vavr

　　对于无法在工作中使用Scala和kotlin开发的人，Vavr是一个很好的折中的方案，提供了持久的数据类型和功能控制结构。这里对Vavr里面的常用模块做一些简单的介绍，需要详细了解的请去官网查看文档(https://www.vavr.io/vavr-docs/)。

vavr支持多种数据结构，弥补了常见collection的不足，扩展了数据集合的操作方式。

一、支持不可变的数据结构　　　

　　对于多线程的操作，不同线程异步对共享数据的修改会存在一定的风险，稍不留意可能导致数据的错误。而不可变数据集合，避免了对数据的修改，减少了多线程修改数据导致错误的可能性。同时通过map和flatMap又完美的实现了数据的转换，代替了修改操作。

 @Test
    public void test() {
        java.util.List<String> otherList = new ArrayList<>();
        java.util.List<String> list = Collections.unmodifiableList(otherList);
        /**
         * 这里会抛出 UnsupportedOperationException
         *  Collections.unmodifiableListN 返回的是
         *  java.util.Collections.UnmodifiableList#UnmodifiableList
         */
        list.add("a");
        //通过 map实现对数据的修改
　　　　List<String> listNew =  list.parallelStream().map(i -> i +"--").collect(Collectors.toList());
    }

 Collections.unmodifiableList返回的是一个UnmodifiableList的子类，而该方法中所对元素进行增加/删除的操作进行了屏蔽.

list 的一些简单操作

　　　　//指定元素数量
        List<Integer> list1 =List.of(1,2,3,4);
        //循环10次填充1
        List list2 =List.fill(10,1);
        //填充1-> 100 的数据
        List list3 = List.range(1,100);
        //指定步长为20
        List list4 = List.rangeBy(1,100,20);
        // vavr List 转换为 java list
        java.util.List<String> list5 = list4.asJava();
//        list5.add("A"); //不可变list，无法添加元素
        //转变为可变list,
        java.util.List<String> list6 = list4.asJavaMutable();
        list6.add("A");
        int a = list1.map(i -> (i * 10)).flatMap(i-> List.fill(i,i)).foldLeft(0,(m,n)->m + n); // 3000
        

执行结果：

 二，支持元组

　　Java里面的方法是无法返回具有不同元素的集合的，同时也无法像Python一样返回多个参数。但在某些场景下，有时候需要返回多个不同类型的结果值。此时对于Java就又如下几种方案：1、把结果放在 Collection<Object>中返回；2、封装一个Java对象，把结果当做对象的参数返回；3、用Object [] 数组来存储不同的类型数据。而Vavr借鉴了Scala里面的元组Tuple类型，支持封装多个不同类型结果。

 　　　　Tuple0 entry0 = Tuple.empty();
        Tuple1<Integer> entry1 = Tuple.of(1);
        Tuple2<Integer, String> entry2 = Tuple.of(1, "A");
        Tuple3<Integer, String, A> entry3 = Tuple.of(1, "A", new A());
        //entry3._1 = 1
        //entry3._2 = "A"
        //entry3._1 = A()
        //通过map实现了类型的转换
        Tuple2<String,Integer> newTuple2 = entry2.map( s -> "s = "+s, i -> (int)(i.charAt(0)));

  元组的类型为Tuple0，Tuple1，Tuple2，Tuple3等。当前有8个元素的上限。要访问元组的元素t，可以使用方法t._1访问第一个元素，t._2访问第二个元素，依此类推。

 三、函数的操作

　　对于函数式编程，最重要的就是函数的组合，函数作为第一公民，可以当做变量和参数进行传递和调用。在vavr中同样是支持了andThen、compose等。

        Function1<Integer, Integer> plusOne = a -> a + 1;
        Function1<Integer, Integer> multiplyByTwo = a -> a * 2;
        Function1<Integer, Integer> add1AndMultiplyBy2 = plusOne.andThen(multiplyByTwo);
        Integer result  = add1AndMultiplyBy2.apply(2); // result = 6
        Function1<Integer, Integer> add1AndMultiplyBy3 = multiplyByTwo.compose(plusOne);
        add1AndMultiplyBy3.apply(2);

  同样，对于柯里化，vavr也是支持的。通过柯里化，可以减少函数的入参。

        //三个入参
        Function3<Integer, Integer, Integer, Integer> sum = (a, b, c) -> a + b * c;
        //转换为两个入参，a默认设置为2
        final Function1<Integer, Function1<Integer, Integer>> add2 = sum.curried().apply(2);
        //转换为一个参数，a默认为2. 此时 mulit3 = （c） -> 2 + 3 * c
        final Function1<Integer, Integer> mulit3 = add2.curried().apply(3);
        Integer result = mulit3.apply(5); //17
        

 四、记忆化

 记忆化是缓存的一种形式。记忆功能仅执行一次，然后从缓存返回结果。
　　下面的示例在第一次调用时计算一个随机数，并在第二次调用时返回缓存的数字。

 　　　　Function0<Double> hashCache = Function0.of(Math::random).memoized();
        double randomValue1 = hashCache.apply(); //首次触发生成 hashCache
        double randomValue2 = hashCache.apply(); //第二次调用时返回第一次生成的 hashCache
        System.out.printf(String.valueOf(randomValue1 - randomValue2)); // 0.0

  五、对Option 进行支持

　　Option使用的场景还是比较多的，为了避免NPE的情况，通过Option可以对null值进行包装，返回empty或者None对象，减少了在代码中通过 if(value == null)的判断逻辑。

        //java 的 Optional
        Optional<String> javaMaybeFoo = Optional.of("foo");
        Optional<String> javaMaybeFooBar = javaMaybeFoo.map(s -> (String)null)
                .map(s -> s.toUpperCase() + "bar");
        System.out.println(javaMaybeFooBar); //Optional.empty

        //vavr 同样支持 Option,这里的Option和Scala的Option几乎一模一样
        Option<String> maybeFoo = Option.of("foo");
        Option<String> maybeFooBar = maybeFoo.flatMap(s -> Option.of((String)null))
                .map(s -> s.toUpperCase() + "bar");
        System.out.println(maybeFooBar); //None

 六、Try对异常的处理

　　在Java中，如果发生异常且未进行捕获，则当前线程就会被中断，后续的调用就会停止。而Java中通过try{}catch(){}对可能出现异常的代码块进行捕获，保证了发生异常之后能够进行有效的处理，且顺利的执行完余下的工作。但问题是通过大量的try{}catch代码块看起来较为臃肿。vavr中通过Try类型则很好的解决了try{}catch的臃肿问题。

        Try result = Try.of(() -> 0)
                .map((a) -> 10 / a) //即使此处抛出异常，不会导致当前线程结束。这里无需使用 try{}catch()对代码进行捕获
                .andThen(() -> System.out.printf("--抛出异常此处不会执行--")) //执行一个动作，不修改结果
                .map(i -> {
                    System.out.println("当前值：" + i);
                    return i + 10;
                })
                .onFailure(e -> e.printStackTrace())//失败时会触发onFailure
                .recover(ArithmeticException.class, 1000) //如果遇到 Exception类型的异常,则返回1000
                .map((a) -> a + 1);

        System.out.println("是否抛出异常：" + result.isFailure());
        System.out.println("执行结果:" + result.getOrElse(100)); //如果有异常发生，则返回100

 七、延迟计算Lazy 

　　　Lazy 类型数据在不进行get前是不会触发计算的，只有在调用get方法时，才会触发整个流程的计算，起到延迟计算的作用。

        Lazy<Double> lazy = Lazy.of(Math::random)
                .map(i -> {
                    System.out.println("-----正在进行计算，此处只会执行一次------");
                    return i * 100;
                });
        System.out.println(lazy.isEvaluated());
        System.out.println(lazy.get()); //触发计算
        System.out.println(lazy.isEvaluated());
        System.out.println(lazy.get());//不会重新计算，返回上次结果

  八、线程利器Future

　　vavr通过Future简化了线程的使用方式，不用再像Java异常进行创建Callable,无需进行submit，直接创建一个Future对象即可。Future提供的所有操作都是非阻塞的，其底层的ExecutorService用于执行异步处理程序

        System.out.println("当前线程名称：" + Thread.currentThread().getName());
        Integer result = Future.of(() -> {
            System.out.println("future线程名称：" + Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(2000);
            return 100;
        })
                .map(i -> i * 10)
                .await(3000, TimeUnit.MILLISECONDS) //等待线程执行3000毫秒
                .onFailure(e -> e.printStackTrace())
                .getValue() //返回Optional<Try<Integer>>类型结果
                .getOrElse(Try.of(() -> 100)) //如果Option 为 empty时，则返回Try(100)
                .get();
        System.out.println(result); // 1000

执行结果：

当前线程名称：main
future线程名称：ForkJoinPool.commonPool-worker-1
1000

 九、减少if else的模式匹配

　　Java的switch case是具有很大的局限性的，仅仅对简单的基本类型进行了支持，而对于包装类型是无法使用的。而在Scala中是支持各种类型的模式匹配，不仅如此，其还具有对象解构、前置条件，守卫，而vavr支持了这些功能。

vavr中用$表达不同的匹配模式。

• $() -通配符模式

• $(value) -等于模式

• $(predicate) -条件模式

 int i = 1;
        String s = Match(i).of(
                Case($(1), "one"), //等值匹配
                Case($(2), "two"),
                Case($(), "?")
        );
        String b = Match(i).of(
                Case($(is(1)), "one"), //谓词表达式匹配
                Case($(is(2)), "two"),
                Case($(), "?")
        );
        String arg = "-h";
        Match(arg).of(
                Case($(isIn("-h", "--help")), o -> run(this::displayHelp)), //支持在成功匹配后执行动作
                Case($(isIn("-v", "--version")), o -> run(this::displayVersion)),
                Case($(), o -> run(() -> {
                    throw new IllegalArgumentException(arg);
                }))
        );
        A obj = new A();
        Number plusOne = Match(obj).of(
                Case($(instanceOf(Integer.class)), i -> i + 1), //根据值类型进行匹配
                Case($(instanceOf(Double.class)), d -> d + 1),
                Case($(), o -> { throw new NumberFormatException(); })
        );

        Tuple2 tuple2 = Tuple("a",2);
        Try<Tuple2<String,Integer>> _try = Try.success(tuple2);
        Match(_try).of(
                Case($Success($Tuple2($("a"), $())), tuple22 ->{}),
                Case($Failure($(instanceOf(Error.class))), error -> error.fillInStackTrace())
        );

        Option option = Option.some(1);
        Match(option).of(
                Case($Some($()), "defined"),
                Case($None(), "empty")
        );

  除了上面比较常用的数据类型，vavr还有其他各种便捷的数据结构，感兴趣的可以深入了解一下。

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原文链接：Java函数式编程类库-Vavr

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