从java8 说起函数式编程

写在前面

为什么要用函数式编程。看例子：

final List<BigDecimal> prices = Arrays.asList(
    new BigDecimal("10"), new BigDecimal("30"), new BigDecimal("17"),
    new BigDecimal("20"), new BigDecimal("15"), new BigDecimal("18"),
    new BigDecimal("45"), new BigDecimal("12"));

BigDecimal totalOfDiscountedPrices = BigDecimal.ZERO;
for(BigDecimal price : prices) {
    if(price.compareTo(BigDecimal.valueOf(20)) > 0)
        totalOfDiscountedPrices = totalOfDiscountedPrices.add(price.multiply(BigDecimal.valueOf(0.9)));
}
System.out.println("Total of discounted prices: " + totalOfDiscountedPrices);

更优雅的方式，是使用声明式的代码：

final BigDecimal totalOfDiscountedPrices = 
	prices.stream()
	      .filter(price -> price.compareTo(BigDecimal.valueOf(20)) > 0)
	      .map(price -> price.multiply(BigDecimal.valueOf(0.9)))
	      .reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add);
System.out.println("Total of discounted prices: " + totalOfDiscountedPrices);

使用函数式代码的好处：

• 减少了可变量(Immutable Variable)的声明
• 能够更好的利用并行(Parallelism)
• 代码更加简洁和可读

函数式接口

函数式接口就是仅声明了一个方法的接口，比如我们熟悉的Runnable，Callable，Comparable等都可以作为函数式接口。当然，在Java 8中，新添加了一类函数式接口，如Function，Predicate，Consumer，Supplier等。

@FunctionalInterface
public static interface IntHandler{
    void handle(int i);
}

在函数式接口中，可以声明0个或者多个default方法，这些方法在接口内就已经被实现了。因此，接口的default方法也是Java 8中引入的一个新概念。

default method 默认方法，又称作虚拟扩展方法或保卫者方法，例子：

import java.util.Objects;
import java.util.function.Consumer;

public interface Iterable<T> {
    default void forEach(Consumer<? super T> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (T t : this) {
            action.accept(t);
        }
    }
}

为什么需要default method？

• 即使你的API已经发布出去了，你依然可以为接口添加新方法并且无需考虑向后兼容问题。
• java8 对Lambda的支持必然会影响JDK API的接口，如果直接在接口中添加方法，就会导致所有实现该接口的类或者接口无法通过编译。

函数式接口使用 @FunctionalInterface注解进行标注。虽然这个注解的使用不是强制性的，但是使用它的好处是让此接口的目的更加明确，同时编译器也会对代码进行检查，来确保被该注解标注的接口的使用没有语法错误。

lambda表达式

lambda表达式即匿名函数，它是一段没有函数名的函数体，可以作为参数直接传递给相关调用者。

Lambda 表达式通常使用 (argument) -> (body) 语法书写，例如：

(arg1, arg2...) -> { body }
(type1 arg1, type2 arg2...) -> { body }

举例来说：

(int a, int b) -> {  return a + b; }
() -> System.out.println("Hello World");
(String s) -> { System.out.println(s); }
() -> 42
() -> { return 3.1415 };

Lambda 表达式的结构

1. 一个 Lambda 表达式可以有零个或多个参数
2. 参数的类型既可以明确声明，也可以根据上下文来推断。例如：(int a)与(a)效果相同
3. 所有参数需包含在圆括号内，参数之间用逗号相隔。例如：(a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)
4. 空圆括号代表参数集为空。例如：() -> 42
5. 当只有一个参数，且其类型可推导时，圆括号（）可省略。例如：a -> return a*a
6. Lambda 表达式的主体可包含零条或多条语句
7. 如果 Lambda 表达式的主体只有一条语句，花括号{}可省略。匿名函数的返回类型与该主体表达式一致
8. 如果 Lambda 表达式的主体包含一条以上语句，则表达式必须包含在花括号{}中（形成代码块）。匿名函数的返回类型与代码块的返回类型一致，若没有返回则为空

每个 Lambda 表达式都能隐式地赋值给函数式接口，例如，我们可以通过 Lambda 表达式创建 Runnable 接口的引用。

Runnable r = () -> System.out.println("hello world");

方法引用

方法引用是Java 8中提出的用来简化lambda表达式的一种手段。它通过类名和方法名来定位到一个静态方法或者实例方法。 方法引用在Java 8中的使用非常灵活。总的来说，可以分为以下几种：

1. 静态方法引用：ClassName::methodName

    List<Integer> ints = Arrays.asList(1, 2, 3);
    ints.sort(Integer::compare);
   

2. 实例上的实例方法引用 instanceReference::methodName，方法引用使用”::”定义，”::”的前半部分表示类名或者实例名，后半部分表示方法名称。如果是构造函数，则使用new表示。

    words.forEach(System.out::println);
   
    words.stream().map(word -> word.length()); // lambda
    words.stream().map(String::length); // method reference
   
    // lambda
    words.stream().map(word -> {
        return new StringBuilder(word);
    });
    // constructor reference
    words.stream().map(StringBuilder::new);
   

Lambda 表达式举例

1.线程初始化

//旧方法:
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
    System.out.println("Hello from thread");
}
}).start();

//新方法:
new Thread(
() -> System.out.println("Hello from thread")
).start();

2.打印数组所有元素，在下面的例子中，我们先是用常用的箭头语法创建 Lambda 表达式，之后，使用 Java 8 全新的双冒号(::)操作符将一个常规方法转化为 Lambda 表达式：

//Old way:
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
for(Integer n: list) {
   System.out.println(n);
}

//New way:
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
list.forEach(n -> System.out.println(n));


//or we can use :: double colon operator in Java 8
list.forEach(System.out::println);

3.断言函数式接口使用

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7);
		System.out.println("Print all numbers:");
		evaluate(list, n -> true);

		System.out.println("Print no numbers:");
		evaluate(list, n -> false);

		System.out.println("Print even numbers:");
		evaluate(list, n -> n % 2 == 0);

		System.out.println("Print odd  numbers:");
		evaluate(list, n -> n % 2 == 1);

		System.out.println("Print numbers greater than 5:");
		evaluate(list, n -> n > 5);
	}

	public static void evaluate(List<Integer> list, Predicate<Integer> predicate) {
		for (Integer n : list) {
			if (predicate.test(n))
				System.out.print(n + " ");
		}
	}
}

Lambda 表达式与匿名类的区别

使用匿名类与 Lambda 表达式的一大区别在于关键词的使用。对于匿名类，关键词 this 解读为匿名类，而对于 Lambda 表达式，关键词 this 解读为写就 Lambda 的外部类。

Lambda 表达式与匿名类的另一不同在于两者的编译方法。Java 编译器编译 Lambda 表达式并将他们转化为类里面的私有函数，它使用 Java 7 中新加的 invokedynamic 指令动态绑定该方法

接口与抽象类

虽然 Java 8 的接口的默认方法就像抽象类，能提供方法的实现，但是他们俩仍然是 不可相互代替的：

• 接口可以被类多实现（被其他接口多继承），抽象类只能被单继承。
• 接口中没有 this 指针，没有构造函数，不能拥有实例字段（实例变量）或实例方法，无法保存 状态（state），抽象方法中可以。
• 抽象类不能在 java 8 的 lambda 表达式中使用。
• 从设计理念上，接口反映的是 “like-a” 关系，抽象类反映的是 “is-a” 关系。