java8新特性→函数式接口

所有接口中，只有函数式接口才能进行函数式编程，即才能使用Lambda表达式，Java语言通过Lambda表达式与方法引用等，为开发者打开了函数式编程的大门

接口使用的三种方式：

1、创建一个类实现接口，在类中重写接口的抽象方法。创建实现类对象来使用。

2、通过匿名内部类的方式来使用接口（注意匿名内部类会生成class文件，而使用Lambda表达式则不会生成class文件，如果少了一个class文件，则内存中会少加载一个class文件，故Lambda的效率比匿名内部类要高一些）

3、函数式编程，比匿名内部类的方式更加简单。

 

在兼顾面向对象特性的基础上，Java语言通过Lambda表达式与方法引用等，为开发者打开了函数式编程的大门。

一、自定义函数式接口

1、函数式接口（使用Lambda或方法引用来编程）

1.1 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。但是可以用其他非抽象方法（默认、静态、私有方法）。

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，所以函数式接口就是可以适用于Lambda使用的接口（即只有一个接口才能使用Lambda表达式，为啥？因为要使用Lambda表达式重写接口中的方法，如果有多个接口就不知道重写的是哪个方法，个人理解）。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。

备注：“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”。增强for循环就是迭代器的语法糖。

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”（我们使用Lambda表达式优化匿名内部类），但是二者在原理上是不同的。

1.2 格式

只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可，但是可以有其他非抽象方法。

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：

public interface MyFunctionalInterface { 
    void myMethod(); 
}

2、使用@FunctionalInterface注解（确保有且仅有一个抽象方法）

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：

@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。

3、自定义无参无返回函数式接口

对于刚刚定义好的 MyFunctionalInterface函数式接口，典型使用场景就是作为方法的参数：

public class Demo09FunctionalInterface { 
    // 使用自定义的函数式接口作为方法参数 
    private static void doSomething(MyFunctionalInterface inter) { 
        inter.myMethod(); 
        // 调用自定义的函数式接口方法 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        // 调用使用函数式接口的方法 
        doSomething(() ‐> System.out.println("Lambda执行啦！")); 
    } 
}

4、自定义有参有返回函数式接口

二、函数式编程（延迟执行字符串拼接，可以大大提高程序的效率）

Java中的函数式编程体现就是Lambda。在兼顾面向对象特性的基础上，Java语言通过Lambda表达式与方法引用等，为开发者打开了函数式编程的大门。下面我们做一个初探。

方法引用可以简化Lambda表达式

1、理解Lambda延迟执行的特点

 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（字符串拼接）

注: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：

public class Demo01Logger { 
    private static void log(int level, String msg) { 
        if (level == 1) { 
            System.out.println(msg); 
        } 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        String msgA = "Hello"; 
        String msgB = "World"; 
        String msgC = "Java"; 
        log(1, msgA + msgB + msgC); 
    } 
}

这段代码存在问题：无论级别是否满足要求，先拼接字符串再调用log方法再进行级别判断，即作为 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。

备注：SLF4J是应用非常广泛的日志框架，它在记录日志时为了解决这种性能浪费的问题，并不推荐首先进行字符串的拼接，而是将字符串的若干部分作为可变参数传入方法中，仅在日志级别满足要求的情况下才会进行字符串拼接。例如： LOGGER.debug("变量{}的取值为{}。", "os", "macOS") ，其中的大括号 {} 为占位符。如果满足日志级别要求，则会将“os”和“macOS”两个字符串依次拼接到大括号的位置；否则不会进行字符串拼接。这也是一种可行解决方案，但Lambda可以做到更好。

体验Lambda的更优写法

使用Lambda必然需要一个函数式接口：

@FunctionalInterface 
public interface MessageBuilder { 
    String buildMessage(); 
}

然后对 log 方法进行改造：

public class Demo02LoggerLambda { 
    private static void log(int level, MessageBuilder builder) { 
        if (level == 1) { 
            System.out.println(builder.buildMessage());   // 只有条件满足，才会重写buildMessage方法，再进行字符串的拼接。
        } 
　　}
    public static void main(String[] args) { 
        String msgA = "Hello"; 
        String msgB = "World"; 
        String msgC = "Java"; 
        log(1, () ‐> msgA + msgB + msgC ); 
    } 
}

使用Lambda表达式作为参数传递，仅仅是把参数传递到log方法中，只有满足条件，即日志等级是1才会调用接口中的方法，只有调用buildMessage方法才会进行字符串的拼接，如果不调用该方法，则不会进行字符串的拼接，因为Lambda主要是对方法进行重写，返回拼接好的字符串，如果方法不执行，则字符串是不会拼接的。证明Lambda的延迟

下面的代码可以通过结果进行验证：

public class Demo03LoggerDelay { 
    private static void log(int level, MessageBuilder builder) { 
        if (level == 1) { 
            System.out.println(builder.buildMessage()); 
        } 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        String msgA = "Hello"; 
        String msgB = "World"; 
        String msgC = "Java"; 
        log(2, () ‐> { 
            System.out.println("Lambda执行！"); 
            return msgA + msgB + msgC; }); 
    } 
}

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。

2、使用Lambda作为方法的参数（代表：Runnable）

 如果抛开实现原理不说，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 （来开启线程的方式）没有本质区别。调用该方法即开启了一个线程。

public class Demo04Runnable { 
    private static void startThread(Runnable task) { 
        new Thread(task).start(); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        startThread(() ‐> System.out.println("线程任务执行！")); 
    } 
}

 Runnable接口如下：

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

 Thread 类的构造方法参数为 Runnable

public class Demo2CreateRunnable { 
    public static void main(String[] args) { 
        System.out.println("-----多线程创建开始-----"); 
        Thread thread1 = new Thread(createRunnable); 
        Thread thread2 = new Thread(createRunnable); 
        // 2.开始执行线程 注意 开启线程不是调用run方法，而是start方法 
        System.out.println("-----多线程创建启动-----"); 
        thread1.start(); 
        thread2.start(); 
        System.out.println("-----多线程创建结束-----"); 
    }
    static class CreateRunnable implements Runnable { 
        public void run() { 
            String name = Thread.currentThread().getName(); 
            for (int i = 0; i < 5; i++) { 
                System.out.println(name + "的内容:" + i); 
            } 
        } 
    } 
}

项目中使用Lambda表达式：

new Thread(() -> quartzERPInOrderService.getInOrderByParams(orgCode, "2705", "", start, end)).start();

3、使用Lambda作为方法的返回值（代表：Comparator）

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（也可以返回一个匿名内部类）。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。

public class Demo06Comparator { 
    private static Comparator<String> newComparator() { 
        return (a, b) ‐> b.length() ‐ a.length();    // 按字符串的长度降序排序
    }
    public static void main(String[] args) { 
        String[] array = { "abc", "ab", "abcd" }; 
        System.out.println(Arrays.toString(array)); 
        Arrays.sort(array, newComparator()); 
        System.out.println(Arrays.toString(array)); 
    } 
}

结果：[abcd,abc,ab]

三、（JDK提供的）常用函数式接口

JDK提供了大量常用的函数式接口以丰富Lambda的典型使用场景，它们主要在java.util.function 包中被提供。下面是最简单的几个接口及使用示例。

1、使用Supplier函数式接口

 Supplier接口源码

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {
    /**
     * Gets a result.
     *
     * @return a result
     */
    T get();
}

 java.util.function.Supplier<T>接口仅包含一个无参的方法： T get() ，get方法的返回值为泛型T，接口Supplier指定什么类型的泛型，则get方法就返回什么类型的数据。用来获取一个泛型参数指定类型的对象数据。由于这是一个函数式接口，这也就意味着对应的Lambda表达式需要“对外提供”一个符合泛型类型的对象数据。

public class Demo08Supplier { 
    private static String getString(Supplier<String> function) { 
        return function.get();    // get 方法返回字符串
    }
    public static void main(String[] args) { 
        String msgA = "Hello"; 
        String msgB = "World"; 
        System.out.println(getString(() ‐> msgA + msgB)); 
    } 
}

结果：HelloWorld

2、使用Consumer函数式接口

 Consumer接口源码

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
    void accept(T t);

    default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
    }
}

 java.util.function.Consumer<T>接口则正好与Supplier接口相反，它不是生产一个数据，而是消费一个数据，其数据类型由泛型决定。

 1）、抽象方法：accept

Consumer 接口中包含抽象方法 void accept(T t) ，意为消费一个指定泛型的数据。基本使用如：

public class Demo09Consumer { 
    private static void consumeString(Consumer<String> function) { 
        function.accept("Hello"); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        consumeString(s ‐> System.out.println(s)); 
    } 
}

当然，更好的写法是使用方法引用。

2）、默认方法：andThen

如果一个方法的参数和返回值全都是Consumer类型，那么就可以实现效果：消费数据的时候，首先做一个操作，然后再做一个操作，实现组合。而这个方法就是 Consumer 接口中的default方法 andThen 。

备注： java.util.Objects 的 requireNonNull 静态方法将会在参数为null时主动抛出NullPointerException 异常。这省去了重复编写if语句和抛出空指针异常的麻烦。

public static <T> T requireNonNull(T obj) {
        if (obj == null)
            throw new NullPointerException();
        return obj;
    }

要想实现组合，需要两个或多个Lambda表达式即可，而 andThen 的语义正是“一步接一步”操作。例如两个步骤组合的情况：

public class Demo10ConsumerAndThen { 
    private static void consumeString(Consumer<String> one, Consumer<String> two) { 
        one.andThen(two).accept("Hello"); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        consumeString(
            s ‐> System.out.println(s.toUpperCase()), 
            s ‐> System.out.println(s.toLowerCase())); 
        } 
}

结果：HELLO hello

运行结果将会首先打印完全大写的HELLO，然后打印完全小写的hello。当然，通过链式写法可以实现更多步骤的组合。　

3、使用Predicate函数式接口

有时候我们需要对某种类型的数据进行判断，从而得到一个boolean值结果。这时可以使用java.util.function.Predicate<T>接口。

 predicate接口源码：

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {
    boolean test(T t);

    default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) && other.test(t);
    }

    default Predicate<T> negate() {
        return (t) -> !test(t);
    }

    default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) || other.test(t);
    }

    static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {
        return (null == targetRef)
                ? Objects::isNull
                : object -> targetRef.equals(object);
    }
}

 1)、抽象方法：test

Predicate 接口中包含一个抽象方法： boolean test(T t) 。用于条件判断的场景：

public class Demo15PredicateTest { 
    private static void method(Predicate<String> predicate) { 
        boolean veryLong = predicate.test("HelloWorld"); 
        System.out.println("字符串很长吗：" + veryLong); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        method(s ‐> s.length() > 5); 
    } 
}

条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑，只要字符串长度大于5则认为很长。

2）、默认方法：and

既然是条件判断，就会存在与、或、非三种常见的逻辑关系。其中将两个Predicate 条件使用“与”逻辑连接起来实现“并且”的效果时，可以使用default方法 and 。

如果要判断一个字符串既要包含大写“H”，又要包含大写“W”，那么：

public class Demo16PredicateAnd { 
    private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) { 
        boolean isValid = one.and(two).test("Helloworld"); 
        System.out.println("字符串符合要求吗：" + isValid); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        method(s ‐> s.contains("H"), s ‐> s.contains("W")); 
    } 
}

3）、默认方法：or

与 and 的“与”类似，默认方法or实现逻辑关系中的“或”。

如果希望实现逻辑“字符串包含大写H或者包含大写W”，那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可，其他都不变：

public class Demo16PredicateAnd { 
    private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) { 
        boolean isValid = one.or(two).test("Helloworld"); 
        System.out.println("字符串符合要求吗：" + isValid); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        method(s ‐> s.contains("H"), s ‐> s.contains("W")); 
    } 
}

4)、默认方法：negate

“与”、“或”已经了解了，剩下的“非”（取反）也会简单。

从实现中很容易看出，它是执行了test方法之后，对结果boolean值进行“!”取反而已。一定要在test 方法调用之前调用 negate 方法，正如 and 和 or 方法一样：

public class Demo17PredicateNegate { 
    private static void method(Predicate<String> predicate) { 
        boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWorld"); 
        System.out.println("字符串很长吗：" + veryLong); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        method(s ‐> s.length() < 5); 
    } 
}

4、使用Function函数式接口

 Function接口的源码

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);

    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }

    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }

    static <T> Function<T, T> identity() {
        return t -> t;
    }
}

java.util.function.Function<T,R>接口用来根据一个类型的数据得到另一个类型的数据，前者称为前置条件，后者称为后置条件。

1）、抽象方法：apply

Function 接口中最主要的抽象方法为：R apply(T t) ，根据类型T的参数获取类型R的结果。

使用的场景例如：将 String 类型转换为Integer 类型。

public class Demo11FunctionApply { 
    private static void method(Function<String, Integer> function) { 
        int num = function.apply("10"); 
        System.out.println(num + 20); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        method(s ‐> Integer.parseInt(s)); 
    } 
}

当然，最好是通过方法引用的写法。

2）、默认方法：andThen

Function 接口中有一个默认的 andThen方法，用来进行组合操作。

该方法同样用于“先做什么，再做什么”的场景，和 Consumer 中的 andThen 差不多：

public class Demo12FunctionAndThen { 
    private static void method(Function<String, Integer> one, Function<Integer, Integer> two) { 
        int num = one.andThen(two).apply("10"); 
        System.out.println(num + 20); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        method(str‐>Integer.parseInt(str)+10, i ‐> i *= 10); 
    } 
}

第一个操作是将字符串解析成为int数字，第二个操作是乘以10。两个操作通过andThen 按照前后顺序组合到了一起。

请注意，Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。