Effective Java 学习笔记--42-44 函数接口及其应用（Lambda与方法引用）

news2024/9/21 19:29:24

函数接口

标准函数接口

自定义函数接口

函数接口的应用

Lambda表达式

Lambda表达式相比于匿名类的优点

方法引用

函数式接口是只包含了一个抽象方法的接口，这种接口的设计目的是为了支持Lambda表达式为代表的函数输入，在Java中有43个标准的默认函数接口。本文会首先介绍标准的函数接口，然后介绍Lambda表达式和方法引用的使用，最后会对比它与匿名类以及方法引用的优劣。

函数接口

标准函数接口

Java.util.Function中共有43个标准的函数接口，但是最核心的基础接口只有6个，其余接口都是基于这些基础接口扩展出来的。下面重点介绍这6个基础接口：

接口	函数签名	说明	范例方法
Function<T,R>	R apply(T)	函数输入T类型变量，转换为R类型输出	Arrays::asList
UnaryOperator<T>	T apply(T)	函数输入T类型变量，输出也是同类型变量	String::toLowerCase
BinaryOperator<T>	T apply(T t1, T t2)	函数输入两个T类型变量，输出同类型变量	BigInteger:add
Predicate<T>	boolean test(T)	函数输入T类型，输出布林值	Collection::isEmpty
Supplier<T>	T get()	函数无输入，输出T类型	Instant:now
Consumer<T>	void accept(T)	函数输入T类型，无输入类型	System.out::println

这6个基础接口各自有三种变体，分别可以作用于基本类型Int、long和double。他们的命名方式是在接口名称前面加上基本类型而得。比如IntPredicate的test方法要求输入类型为int。

另外，Function接口还有9种变体，用于结果类型为基本类型的情况。如果是基本类型转换为基本类型的情况命名格式为ScrToResult（LongToIntFunction），如果源类型为基础类型，结果类型为对象，命名格式为SrcToObj（DoubleToObjFunction）。

Function、Predicate和Consumer也有自己的二元参数版本（BiFunction<T, U, R>、BiPredicate(T, U)、BiConsumer(T, U)）,然后Bifunction还有返回三个相关基本类型的变体（ToIntBiFunction、ToLongBiFunction、ToDoubleBiFunction），Consumer接口也有带两个参数的变体（一个对象引用、一个基本类型），ObjDoubleConsumer<T>、ObjIntConsumer<T>, ObjDoubleConsumer<T>。

最后还有一个Supplier接口的一种变体，BooleanSupplier接口。

自定义函数接口

除了以上标准的函数接口，程序员也可以通过@FunctionalInterface注释自行定义，如：

@FunctionalInterface
public interface CurrentTimePrinter {
    void printCurrentTime();
}

可以看到，这个函数式接口的方法没有输入和输出，不属于标准函数接口的任何一种场景。文中作者强调了尽量通过标准函数接口来实现相关的方法，除非是以下几种特殊的情况才可以考虑自定义函数式接口：

确实没有符合要求的接口：这里有两种情况，一是输入和输出与标准接口不一致（如上面的例子），还有一种是需要抛出受检异常，这个功能并没有在标准接口方法中引入。
接口的名称能够起到功能提示的作用：拿Comparator<T>接口为例，它与ToIntFunction<T,T>接口在结构上是一致的，但是Java中还是单独增加了这个接口，他的名称能起到很好的提示作用。
需要有缺省的方法：Comparator<T>接口实现了大量的缺省方法，可以对比较器进行转换与合并。
有关联的严格契约：还是拿Comparator<T>接口为例，它对于如何构成一个有效的实例有严格的限制（比如需要实现compare方法），这是标准接口所没有的。

函数接口的应用

Lambda表达式

与其他语言一样，Java允许通过Lambda表达式创建函数接口实例，它有些类似于匿名类，但是更加的简洁：

import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Function;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.Supplier;

public class Sample {
    public static void main(String[] args) {

        //Predicate接口实现
        Predicate<String> whetherisEmpty = (str)->str.isEmpty();
        System.out.println(whetherisEmpty.test(""));

        //Predicate接口实现
        Predicate<Integer>  isEven = (num)->num%2==0;
        System.out.println(isEven.test(4));

        //Consumer接口，用于打印给定的字符串到控制台。
        Consumer<String> printer = (str)-> System.out.println(str);
        printer.accept("Hello world");

        //定义一个Supplier接口，每次调用时返回一个新的随机字符串。
        Supplier<String> randomwordSupplier = ()->{
            String[] words ={"apple", "banana","orange","pear","grape"};
            return words[(int)Math.random()*words.length];
        };

        //Function应用
        Function<Person, String> personToString = (person)->{
            return person.getName();
        };


    }

    class Person{
        private String name;
        private int age;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

        public int getAge() {
            return age;
        }

        public void setAge(int age) {}
    }
}

以上的案例都是独立创建函数式接口，然后调用接口的方法。当然也可以直接在以函数接口为参数的方法中直接引入Lambda表达式：


Collections.sort(words, (s1, s2)->compare(s1.length(), s2.length()));

这里编译器可以自动识别出Lambda的类型（Comparator<String>）,s1和s2的类型（String），当然你也可以去注明这些类型，但是没有必要（除非Java的推断机制失效）。

Lambda表达式相比于匿名类的优点

匿名内部类是在Lambda表达式出现以前用来实现函数式接口嵌入的主要方法：

Collections.sort(words, new Comparator<String>(){
    @Override
    public int compare(String o1, String o2) {
        return o1.length()-o2.length();
    }
});

//注意接口可以通过匿名内部类的形式进行实例化，这在Java中是很常见的应用

相比于Lambda表达式，匿名类的实现有大量的样板代码，实现较为繁琐，但是如果实现的是非函数式接口（有多个方法），Lambda表达式就不起作用了。

方法引用

方法引用是比Lambda表达式更加简化的方法，相比于Lambda方法它进一步实现了参数的推断，因此使用的场景也更加有限（你要让程序可以推断出来）。比如书里的map.merge方法：

map.merge(key, 1, Integer::sum)

一般方法引用引用的是静态方法，但也有四种非静态方法的引用：

方法引用类型	范例	Lambda表达式	说明
有限制非静态	Instance.now()::isAfter	Instant then = Instance.now t->then.isAfter(t)	有限制引用中，接收对象是在方法引用中临时指定的
无限制非静态	String::toLowerCase	(str)->str.toLowerCase()	无限制引用中，需要通过在该方法的声明函数前面额外添加一个参数来指定：names.stream().map(String::toLowerCase),这里names就是实例
类构造器	Tree<K, V>::new	()-> new Tree<K, V>	普通的类构造器
数组构造器	int[]::new	(len)-> new int[len]	普通的数组构造器