從java8 說起函數式編程

寫在前面

為什么要用函數式編程。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);

更優雅的方式，是使用聲明式的代碼：

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);

使用函數式代碼的好處：

• 減少了可變量(Immutable Variable)的聲明
• 能夠更好的利用並行(Parallelism)
• 代碼更加簡潔和可讀

函數式接口

函數式接口就是僅聲明了一個方法的接口，比如我們熟悉的Runnable，Callable，Comparable等都可以作為函數式接口。當然，在Java 8中，新添加了一類函數式接口，如Function，Predicate，Consumer，Supplier等。

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

在函數式接口中，可以聲明0個或者多個default方法，這些方法在接口內就已經被實現了。因此，接口的default方法也是Java 8中引入的一個新概念。

default method 默認方法，又稱作虛擬擴展方法或保衛者方法，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);
        }
    }
}

為什么需要default method？

• 即使你的API已經發布出去了，你依然可以為接口添加新方法並且無需考慮向后兼容問題。
• java8 對Lambda的支持必然會影響JDK API的接口，如果直接在接口中添加方法，就會導致所有實現該接口的類或者接口無法通過編譯。

函數式接口使用 @FunctionalInterface注解進行標注。雖然這個注解的使用不是強制性的，但是使用它的好處是讓此接口的目的更加明確，同時編譯器也會對代碼進行檢查，來確保被該注解標注的接口的使用沒有語法錯誤。

lambda表達式

lambda表達式即匿名函數，它是一段沒有函數名的函數體，可以作為參數直接傳遞給相關調用者。

Lambda 表達式通常使用 (argument) -> (body) 語法書寫，例如：

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

舉例來說：

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

Lambda 表達式的結構

1. 一個 Lambda 表達式可以有零個或多個參數
2. 參數的類型既可以明確聲明，也可以根據上下文來推斷。例如：(int a)與(a)效果相同
3. 所有參數需包含在圓括號內，參數之間用逗號相隔。例如：(a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)
4. 空圓括號代表參數集為空。例如：() -> 42
5. 當只有一個參數，且其類型可推導時，圓括號（）可省略。例如：a -> return a*a
6. Lambda 表達式的主體可包含零條或多條語句
7. 如果 Lambda 表達式的主體只有一條語句，花括號{}可省略。匿名函數的返回類型與該主體表達式一致
8. 如果 Lambda 表達式的主體包含一條以上語句，則表達式必須包含在花括號{}中（形成代碼塊）。匿名函數的返回類型與代碼塊的返回類型一致，若沒有返回則為空

每個 Lambda 表達式都能隱式地賦值給函數式接口，例如，我們可以通過 Lambda 表達式創建 Runnable 接口的引用。

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

方法引用

方法引用是Java 8中提出的用來簡化lambda表達式的一種手段。它通過類名和方法名來定位到一個靜態方法或者實例方法。 方法引用在Java 8中的使用非常靈活。總的來說，可以分為以下幾種：

1. 靜態方法引用：ClassName::methodName

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

2. 實例上的實例方法引用 instanceReference::methodName，方法引用使用”::”定義，”::”的前半部分表示類名或者實例名，后半部分表示方法名稱。如果是構造函數，則使用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 表達式舉例

1.線程初始化

//舊方法:
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.打印數組所有元素，在下面的例子中，我們先是用常用的箭頭語法創建 Lambda 表達式，之后，使用 Java 8 全新的雙冒號(::)操作符將一個常規方法轉化為 Lambda 表達式：

//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.斷言函數式接口使用

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 表達式與匿名類的區別

使用匿名類與 Lambda 表達式的一大區別在於關鍵詞的使用。對於匿名類，關鍵詞 this 解讀為匿名類，而對於 Lambda 表達式，關鍵詞 this 解讀為寫就 Lambda 的外部類。

Lambda 表達式與匿名類的另一不同在於兩者的編譯方法。Java 編譯器編譯 Lambda 表達式並將他們轉化為類里面的私有函數，它使用 Java 7 中新加的 invokedynamic 指令動態綁定該方法

接口與抽象類

雖然 Java 8 的接口的默認方法就像抽象類，能提供方法的實現，但是他們倆仍然是 不可相互代替的：

• 接口可以被類多實現（被其他接口多繼承），抽象類只能被單繼承。
• 接口中沒有 this 指針，沒有構造函數，不能擁有實例字段（實例變量）或實例方法，無法保存 狀態（state），抽象方法中可以。
• 抽象類不能在 java 8 的 lambda 表達式中使用。
• 從設計理念上，接口反映的是 “like-a” 關系，抽象類反映的是 “is-a” 關系。