初识Lambda函数式编程

本文主要是介绍初识Lambda函数式编程，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

1、Lambda 入门

1.1、从一个需求例子开始

需求：对一个整型数组进行排序，使用冒泡排序，如何进行优化，如何灵活实现排序规则。

1.2、方案一：在 sort 方法中增加一个参数控制排序规则

/**
     *
     * @param datas 数组
     * @param sortType true 表示升序，false 表示降序
     */
    public static void sort(int[] datas,boolean sortType){
        for (int i = 0; i < datas.length; i++) {
            for (int j = i+1; j < datas.length; j++) {
                if(sortType){
                    //两两元素比较，前一个数大于后一个数则交换位置，最终实现升序
                    if(datas[i]>datas[j]){
                        //交换位置
                        int temp = datas[i];
                        datas[i] = datas[j];
                        datas[j] = temp;
                    }
                }else{
                    //两两元素比较，前一个数小于后一个数则交换位置，最终实现降序
                    if(datas[i]<datas[j]){
                        //交换位置
                        int temp = datas[i];
                        datas[i] = datas[j];
                        datas[j] = temp;
                    }
                }
            }
        }
    }

问题：代码冗余严重！！

1.3、方案二：将元素比较的代码抽取到一个接口中

public interface SortCompare {
 boolean compare(int a,int b);
}

public class SortCompareImpl implements  SortCompare{

    @Override
    public boolean compare(int a, int b) {
        //前一个是否大于后一个数
        return a>b;
    }
}

就可以使用一个方法实现不同的排序规则，方法的代码不再繁琐

//增加一个参数，就是排序比较接口的对象
    public static void sort(int[] datas,SortCompare sortCompare){
        for (int i = 0; i < datas.length; i++) {
            for (int j = i+1; j < datas.length; j++) {
                if(sortCompare.compare(datas[i],datas[j])){
                    //交换位置
                    int temp = datas[i];
                    datas[i] = datas[j];
                    datas[j] = temp;
                }
            }
        }
    }

问题：为了封装一行比较代码就需要定义多个接口实现类，这个过程繁琐的。

1.4、方案 3：匿名内部类实现比较接口

//匿名内部类，实现升序
        sort(datas, new SortCompare() {
            @Override
            public boolean compare(int a, int b) {
                return a>b;
            }
        });

优点：不用再定义独立的类，代码逻辑也很简洁。

问题：封装一行比较的代码，但是需要定义一些无关的代码。

1.5、Lambda表达式实现

sort(datas,(int a,int b)->a<b);//降序

Lambda 是一种匿名内部类的简化形式。

Lamdba 表达式可以使编程过程更高效。

语法： (参数，参数) –> {方法体代码}

1、参数列表

2、箭头

3、方法体代码

2、Lambda语法规则

2.1、Lambda 表达式语法格式

Lambda 是一种匿名内部类的简化形式。

注意：不是所有的匿名内部类可以使用 Lambda 表达式来实现的。

Lambda 表达式只能代替有一个抽象方法的接口所对应的匿名内部类。

Lamdba 表达式可以使编程过程更高效。

语法： (参数，参数) –> {方法体代码}

1、参数列表

2、箭头

3、方法体代码

2.2、Lambda表达式测试

1、无参、无返值 2、有参、有返回值

定义 Fun1、Fun2 两个接口。

2.3、函数式接口

什么是函数接口？

只有一个抽象方法的接口叫函数式接口。

Lambda 表达式只能赋值给函数式接口的引用变量。

2.4、简化形式

1、参数类型可以省略。注意：如果有多个参数，参数类型要么都省略，要么都不省略

2、如果函数体只有一条语句可以省略大括号和分号及 return

３、如果参数只有一个，可以省略参数列表的小括号

2.5、函数式编程思想

函数式编程和面向对象编程对比：

1）核心不同

面向对象编程，它的核心是对象。

函数式编程，它的核心是函数。方法就是函数。

2）目标不同

面向对象，是需要分析对象的属性，对象的行为。

函数式编程，首先确定要做什么事，也就确定了函数的功能。

3、java.util.function 函数式接口

3.1、认识函数式接口

函数式接口，是只有一个抽象方法的接口叫函数式接口。

比较常用的几个接口

接口	抽象方法	说明
Function<T, R>	R apply(T t);	接收一个参数，有返回值，接收参数类型T，返回参数类型R
Consumer<T>	void accept(T t);	接收一个参数，无返回值
Supplier<T>	T get();	没有参数，有返回值
Predicate<T>	boolean test(T t);	接收一个参数，返回布尔值

@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); };
    }
}

@FunctionalInterface 它是一个注解，标记在这个接口上就表示该接口是一个函数式接口。

在一个函数式接口中不标记@FunctionalInterface，也是可以的！

3.2、Function 函数式接

@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;
    }
}

andThen 方法：原型：

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

参数：也是一个 Function 函数式接口类型

结果：也是一个 Function 函数式接口类型

内容：return (T t) -> after.apply(apply(t));

//测试andThen方法
    public static void testAndThen(){
        //前边的一个操作
        Function<String,String> before = s1 -> "www."+s1;
        //后边的一个操作
        Function<String,String> after = s1 -> s1+".com";
        //调用before的andThen方法，实现前后执行两个操作
        String pbteach = before.andThen(after).apply("pbteach");
        System.out.println(pbteach);
    }

3.3、BiFunction 函数式接口

@FunctionalInterface
public interface BiFunction<T, U, R> {

    R apply(T t, U u);

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

apply 方法有两个参数，一个返回值

public class TestBiFunction {

    public static void main(String[] args) {
        //求两个数的和
        BiFunction<Integer, Integer, Integer> fun1 = (x, y) -> x + y;
        //求两个数的乘积
        BiFunction<Integer, Integer, Integer> fun2 = (x, y) -> x * y;
        //调用方法
        System.out.println(operate(fun1, 1, 2));
        System.out.println(operate(fun2, 1, 2));
        //简化
        System.out.println(operate((x, y) -> x * y, 1, 2));
    }

    //实现两个数运算
    public static int operate(BiFunction<Integer, Integer, Integer> fun, int n1, int n2) {
        return fun.apply(n1, n2);

    }
}

3.4、Consumer 接口

@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); };
    }
}

Consumer 是一个消费接口，接收一个数据进行消费。

public class TestConsumer {
    //一个整型数组
    static int[] datas = {1,2,3,4,5,6,7};
    //静态变量
    static int sum = 0;
    public static void main(String[] args) {
        //定义一个Consumer接口对象
        Consumer<Integer> fun1 = n -> System.out.println(n);
        //判断奇偶
        Consumer<Integer> fun2 = n ->{
            if(n % 2 == 0){
                System.out.println(n + "是偶数");
            }else{
                System.out.println(n + "是奇数");
            }
        };
        //求累加和
        Consumer<Integer> fun3 = n -> sum+=n;
       //调用consumer
        consumer(fun1,datas);
        System.out.println("===========判断奇偶=========");
        consumer(fun2,datas);
        System.out.println("===========求累加和=========");
        consumer(fun3,datas);
        System.out.println("sum="+sum);
    }

    //消费方法
    public static void consumer(Consumer<Integer> fun,int[] datas){
        for (int i = 0; i < datas.length; i++) {
             //调用accept方法进行消费,一次消费一个数据
            fun.accept(datas[i]);
        }
    }
}

3.5、Predicate 函数式接口

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {

    boolean test(T t); // 接收一个参数，得到一个布尔类型的结果，用于判断，返回判断结果。

    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);
    }
}

public class TestPredicate {

    //一个整型数组
    static int[] datas = {1,2,3,4,5,6,7};

    public static void main(String[] args) {
        //定义Lambda表达式，实现奇偶判断
        Predicate<Integer> filter1 = n ->{
            if(n % 2 ==0){
                return true;
            }else{
                return false;
            }
        };
        System.out.println("========奇偶判断=======");
        int[] datas1 = doFilter(filter1, datas);
        for (int i = 0; i < datas1.length; i++) {
            System.out.println(datas1[i]);
        }
        System.out.println("========大于5的数=======");
        //定义一个过虑器
        Predicate<Integer> filter2 = n -> n>5;
        int[] datas2 = doFilter(filter2, datas1);
        for (int i = 0; i < datas2.length; i++) {

            System.out.println(datas2[i]);
        }
    }


    /**
     * 对数据进行过虑
     * @param filter 过虑器
     * @param datas 待过虑的数组
     * @return 保留数据的数组
     */
    public static int[] doFilter(Predicate<Integer> filter,int[] datas){

        //新建一个数组，用于存储保留数据
        int[] result = new int[datas.length];
        //保留数组的下标
        int n=0;
        for (int i = 0; i < datas.length; i++) {
            if(filter.test(datas[i])){
                //保留数据
                result[n++] = datas[i];
            }
        }

        //最后只返回一个正好包含保留数据容量的数组
        //参数1：原始数组，参数2：需要保留数组长度
        int[] newResult = Arrays.copyOf(result, n);
        return newResult;
    }

}

3.6、Supplier 函数接口

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {

    T get();
}

Supplier 接口表示供应，和 Consumer 相反，Supplier 是一个生产接口，T get()没有参数，只有结果。

public class TestSupplier {

    static long sequence = 0;

    //生成不同类型的编号，比如：订单号、课程编号等，采用方法是：随机，顺序编号，时间编号

    //定义随机数的生成器,Math.abs获取绝对值
    static Supplier<Long> randomNum = () -> Math.abs(new Random().nextLong());

    //顺序编号
    static Supplier<Long> sequenceNum = () -> ++sequence;

    //时间编号,获取当前时间纳秒值
    static Supplier<Long> timeNum = () -> System.nanoTime();

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("=========生产随机数========");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(randomNum.get());
        }
        System.out.println("=========生产顺序编号========");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(sequenceNum.get());
        }
        System.out.println("=========生产时间编号========");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(timeNum.get());
        }
    }
    
}

4、方法引用

4.1、方法引用入门

Lambda 表达式要对应一个函数式接口，具体依据函数式接口中的抽象方法来定义

Lambda。使用 Lambda 表达式进行函数式编程，使用 Lambda 表达式所定义是一个函数，在 Java 中方法就是函数。

什么是方法引用？

Java 中的方法可以当作一个引用作为函数来使用，它叫方法引用。方法引用是一种将方法应用于函数式编程的方法，方法引用可以代替 Lambda。

简写为：将 Java 中方法作一个引用，代替 Lambda 表达式。

1、定义一个函数式接口

public interface Fun2 {
 //有参数有返回值
 int handler(int a,int b);
}

2、使用 Lambda 表达式测试

//使用 Lambda 表达式测试
doFun2((x,y)->{
 int z = x * y;
 return z;
});

依据函数式接口中的抽象方法来定义 Lambda 表达式.

3、使用方法引用代替 Lambda 表达式

1）定义一个方法

如何定义一个可以代替上边这个 Lambda 表达式的方法呢？依据函数式接口中的抽象方法来定义一个可以代替 Lambda 表达式的方法。

public class Utils {
 //实现两个数的乘积
 public static int product(int a,int b){
 return a * b;
 }
}

2）可以使用方法引用来代替 Lambda

//使用方法引用 
doFun2(Utils::product);

Utils::product 表示引用了 Utils 类中的 product 方法，：：符号为引用运算符，它所在的表达式被称为方法引用。

小结：一个函数式接口，可以使用 Lambda 表达式来实现，也可以使用方法引用实现。最关键的是知道如何定义一个 Lambda 和方法引用。

一个方法引用所引用的方法必须和函数式接口中的抽象方法的参数、返回值类型一致

4.2、静态方法引用

类型	语法	对应的lambda表达式
静态方法引用	类名::staticMethod	(args) -> 类名.staticMethod(args)
特定对象实例方法引用	instance::instanceMethod	(args) -> instance.instanceMethod(args)
任意对象实例方法引用	类名::instanceMethod	(instance,args) -> instance.instanceMethod(args)
构造方法引用	类名::new	(args) -> new 类名(args)

1、确定函数式接口

@FunctionalInterface
public interface BiFunction<T, U, R> {
 /**
 * Applies this function to the given arguments.
 *
 * @param t the first function argument
 * @param u the second function argument
 * @return the function result
 */
 R apply(T t, U u);
}

2、使用方法引用

public class TestStaticFun {
    public static void main(String[] args) {
        //使用Lambda表达式实现
        System.out.println(operate((x,y)->x+y,1,2));
        //使用方法引用，求两个数的和
        System.out.println(operate(Integer::sum,1,2));
        //测试当函数式接口的抽象方法的返回值为void时，仍然可以使用一个返回值不为void的方法引用
        Consumer<String> fun  = TestStaticFun::toUpperCase;
        fun.accept("www.pbteach.com");
    }

    //实现两个数的操作
    public static int operate(BiFunction<Integer,Integer,Integer> fun,int n1,int n2){
        return fun.apply(n1,n2);
    }
    /**
     * 将字符串转大写
     * @param s 输入一个字符串
     * @return 转大写后的字符串
     */
    public static String toUpperCase(String s){
        System.out.println("s="+s);
        //将字符串转在大写
        return s.toUpperCase();
    }
}

4.3、抽象方法为 void 的情况

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

根据前边的知识可知，要想一个方法引用和上边的 Consumer 对应上，这个方法的参数类型和返回值类型要和函数式接口的抽象方法一致。void accept(T t);

所引用的方法不管是否有返回值都可以和函数式接口对应上。

使用上边的函数式接口来测试，用一个不为 void 返回值的方法引用，和 Consumer 接口对应上。还是建议：定义一个方法引用，依据函数式接口中的抽象方法来定义，让引用方法的参数和返回值类型与函数式接口中的抽象方法的参数和返回值一致！！！

4.4、特定实例方法引用

指：引用某个对象的方法，叫特定实例方法的引用。

//特定实例方法引用，引用某个对象的实例方法
public static void test1(){
 //创建一个对象
 PbStudent s1 = new PbStudent();
 s1.setNickname("攀博课堂");
 //引用 s1 对象的 getNickname 方法，方法引用赋值给 Supplier 函数接口 ,它的 T get();抽象方
法与 getNickname 一致
 Supplier<String> fun1 = s1::getNickname;
 //获取学生昵称，fun1.get()相当于调用了 s1 对象的 getNickname
 System.out.println(fun1.get());
 //引用 s1 对象的 setNickname
 Consumer<String> fun2 = s1::setNickname;
 System.out.println("设置学生昵称");
 fun2.accept("攀博课堂 www.pbteach.com");
 System.out.println("学生新昵称："+fun1.get());
}

4.5、任意对象实例方法引用

它和特定对象实例方法引用区别：

特定对象实例方法：

引用某个类型的某个对象的实例方法。

例如：s1::getNickname，表示引用 s1 对象的 getNickname 方法。

语法：实例名::实例方法名

任意对象实例方法：

引用某个类型的所有对象的实例方法。

例如：PbStudent::getNickname，表示引用 PbStudent 这个类型的所有对象的 getNickname 方法。

语法：类名::实例方法名

任意对象实例方法引用规则：

1、固定有第一个参数，是实例的类型。

2、从第二个开始才是实例方法的参数。

//任意实例方法引用
 public static void test2(){
 //引用 PbStudent 类型的任意对象的 setNickname 方法
 BiConsumer<PbStudent, String> setNickname = PbStudent::setNickname;
 //引用 PbStudent 类型的任意对象的 getNickname 方法
 Function<PbStudent,String> getNickname = PbStudent::getNickname;
 //通过 setNickname 方法引用设置昵称
 PbStudent s1 = new PbStudent();
 setNickname.accept(s1,"攀博课堂");
 //通过 getNickname 方法引用获取昵称
 String nickName = getNickname.apply(s1);
 System.out.println(nickName);
// System.out.println(s1.getNickname());
 }

一个案例：如何使用任意对象实例方法引用，引用下边的 String 类下的 charAt 方法。

实现：获取字符串某个索引位置上的字符。

public char charAt(int index) {
 if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
 throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
 }
 return value[index];
}

分析：charAt 方法有一个参数，一个返回值。如果要使用任意对象实例方法引用，找一个函数式接口，它的抽象方法，参数有两个，必须有返回值。

//测试任意对象实例方法的引用，测试 String 类型下的 charAt 方法
public static void test3(){
//引用 String 类型下的 charAt 方法
 BiFunction<String,Integer,Character> fun = String::charAt;
 System.out.println(fun.apply("www.pbteach.com",4));
 System.out.println(fun.apply("www.pbteach.com",5));
}

4.6、构造方法引用

1）无参构造方法语法：类名::new。

引用的无参构造方法，对应哪个函数式接口，这个函数式接口的抽象方法没有参数，必须有一个返回值。

使用 Supplier 函数式接口。

//无参构造方法引用
public static void test1(){
 //引用 PbStudent 类型的无参构造方法
 Supplier<PbStudent> fun = PbStudent::new;
 //创建学生对象
 PbStudent pbStudent = fun.get();
 System.out.println(pbStudent);
}

2）有参构造方法

语法：类名::new 引用有参构造方法，根据函数式接口确定要引用哪个有参构造方法。

//有参构造方法引用
public static void test2(){
 //引用 PbStudeng 类型下的 pbstudent(String nickname)构造方法。
 Function<String,PbStudent> fun = PbStudent::new;
 //通过方法引用调用有参构造方法
 PbStudent pbStudent = fun.apply("www.pbteach.com");
 System.out.println("昵称："+pbStudent.getNickname());
 //引用 PbStudeng 类型下的 PbStudent(String id,String nickName)
 BiFunction<String,String,PbStudent> fun2 = PbStudent::new;
 PbStudent pbStudent1 = fun2.apply("100", "攀博课堂");
 System.out.println(pbStudent1.getId()+" "+pbStudent1.getNickname());
}

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