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  • Java8 新特性 (二)函数式接口

    一、函数式(Functional)接口

      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,称为函数式接口。

        函数式接口,即适用于函数式编程场景的接口。 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。

        Tips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。

      2、格式

        只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可。

        语法格式:

    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,所以定义函数式接口很简单:

    public interface MyFunctionalInterface {
        void myMethod();
    }

      3、

    二、@FunctionalInterface 注解

      我们可以在一个接口上使用 @FunctionalInterface 注解,这样做可以检查它是否是一个函数式接口。同时 javadoc 也会包含一条声明,说明这个接口是一个函数式接口。

      与 @Override 注解的作用类似,Java8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,即使不适用该注解,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。

      

    三、自定义函数式接口

      自定义函数式接口:

      

      函数式接口中使用泛型:

      

      作为参数传递 Lambda 表达式:

      

       作为参数传递 Lambda 表达式:为了将 Lambda 表达式作为参数传递,接收Lambda 表达式的参数类型必须是与该 Lambda 表达式兼容的函数式接口的类型。

    四、如何理解函数式接口

      Java从诞生日起就是一直倡导“一切皆对象”, 在Java里面面向对象(OOP)编程是一切。但是随着pythonscala等语言的兴起和新技术的挑战, Java得不做出调整以便支持更加广泛的技术要求,也即java不但可以支持OOP可以支持OOF(面向函数编程)。

      在函数式编程语言当中,函数被当做一等公民对待。在将函数作为一等公民的编程语言中, Lambda表达式的类型是函数。但是在Java8中,有所不同。在
    Java8中, Lambda表达式是对象,而不是函数,它们必须依附于一类特别的对象类型——函数式接口

      简单的说,在Java8中, Lambda表达式就是一个函数式接口的实例。 这就是Lambda表达式和函数式接口的关系。也就是说,只要一个对象是函数式接口
    的实例,那么该对象就可以用Lambda表达式来表示。

      所以以前用匿名实现类表示的现在都可以用Lambda表达式来写。

    五、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

        注意: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:

     1 public class DemoLogger {
     2         private static void log(int level, String msg) {
     3             if (level == 1) {
     4                 System.out.println(msg);
     5             }
     6         }
     7 
     8         public static void main(String[] args) {
     9             String msgA = "Hello";
    10             String msgB = "World";
    11             String msgC = "Java";
    12             log(1, msgA + msgB + msgC);
    13         }
    14     }

       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 的更优写法
       使用Lambda 必然需要一个函数式接口:

    1 @FunctionalInterface
    2 public interface MessageBuilder {
    3     String buildMessage();
    4 }

       然后对 log 方法进行改造

     1 public class Demo02LoggerLambda {
     2         private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
     3             if (level == 1) {
     4                 System.out.println(builder.buildMessage());
     5             }
     6         }
     7 
     8         public static void main(String[] args) {
     9             String msgA = "Hello";
    10             String msgB = "World";
    11             String msgC = "Java";
    12             log(1, () ‐ > msgA + msgB + msgC );
    13         }
    14     }

      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

      通过下面代码进行验证:

     1   public class DemoLoggerDelay {
     2         private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
     3             if (level == 1) {
     4                 System.out.println(builder.buildMessage());
     5             }
     6         }
     7 
     8         public static void main(String[] args) {
     9             String msgA = "Hello";
    10             String msgB = "World";
    11             String msgC = "Java";
    12             log(2, () ‐ > {
    13                     System.out.println("Lambda执行!");
    14             return msgA + msgB + msgC;
    15             });
    16         }
    17     }

      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。

      Tips: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。

    六、使用Lambda 作为参数和返回值

       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。

        Demo:

    1   public class DemoRunnable {
    2         private static void startThread(Runnable task) {
    3             new Thread(task).start();
    4         }
    5 
    6         public static void main(String[] args) {
    7             startThread(() ‐ > System.out.println("线程任务执行!"));
    8         }
    9     }

        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。

        Demo:

     1     import java.util.Arrays;
     2     import java.util.Comparator;
     3 
     4     public class Demo06Comparator {
     5         private static Comparator<String> newComparator() {
     6             return (a,b) ‐>b.length() ‐ a.length();
     7         }
     8 
     9         public static void main(String[] args) {
    10             String[] array = {"abc", "ab", "abcd"};
    11             System.out.println(Arrays.toString(array));
    12             Arrays.sort(array, new Comparator());
    13             System.out.println(Arrays.toString(array));
    14         }
    15     }

      其中直接 return 一个Lambda 表达式即可。

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