Java函數式接口

導言

Java 8 自帶函數式編程的支持，提供了函數式接口、Lambda 表達式、方法引用、流和並行等新特性。本文將圍繞函數式接口展開講述。

函數式接口

函數式接口指只包含一個抽象方法的接口。通過註解 @FunctionalInterface 可以告訴編譯器對該接口進行檢查，確保其符合函數式接口的定義。函數式接口可以使用 Lambda 表達式和方法引用兩種方式來創建對象。

創建函數式接口

@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
    void doSomething();
}

使用Lambda表達式

MyFunctionalInterface myLambda = () -> {
        System.out.println("I'm a Lambda expression");
    };
myLambda.doSomething();

上述代碼用 Lambda 表達式實現了 MyFunctionalInterface 接口中唯一的抽象方法 doSomething()。

使用方法引用

MyObject myObj = new MyObject();
MyFunctionalInterface myMethodRef = myObj::myMethod;
myMethodRef.doSomething();

上述代碼使用方法引用創建了一個 MyFunctionalInterface 的實例。myObj::myMethod 表示使用 myObj 類的 myMethod 方法來實現 doSomething() 方法。

常用的函數式接口

Java 8 提供了許多常用的函數式接口，可以在 java.util.function 包中找到。下面介紹幾個最常用的函數式接口。

Consumer

Consumer 接口表示接收一個參數 T，沒有返回值。常用於對接口進行一個操作，不需要返回結果，如輸出信息、修改對象等。

Consumer printConsumer = System.out::println;
printConsumer.accept("Hello World!");

Supplier

Supplier 接口表示沒有參數，返回一個結果 T。常用於獲取接口的某個數值等操作。

Supplier helloSupplier = () -> "Hello World!";
System.out.println(helloSupplier.get());

Function

Function 接口表示接收一個參數 T，返回一個結果 R。常用於對接口進行一定的轉換操作，如類型轉換、字符串轉換等。

Function strToInt = Integer::valueOf;
int result = strToInt.apply("5");
System.out.println(result);

Predicate

Predicate 接口表示接收一個參數 T，返回一個 boolean 類型的值。常用於對接口進行一個判斷是否成立的操作，如校驗、過濾等。

Predicate startsWithJ = (s) -> s.startsWith("J");
boolean result = startsWithJ.test("Java");
System.out.println(result);

Lambda表達式和方法引用

Lambda 表達式和方法引用是函數式接口的創建方式，也是函數式編程的核心。Lambda 表達式可以理解為是一種匿名函數，可以傳遞到變量或方法中。方法引用表示使用現有方法實現函數式接口。下面簡要介紹 Lambda 表達式和方法引用。

Lambda表達式

Lambda 表達式定義如下：

(parameters) -> expression or statement block

可以分為以下幾種形式：

• 無參數：() -> expression
• 一個參數：(p) -> expression
• 多個參數：(p1, p2) -> expression or (p1, p2) -> { statement block }

示例：

Runnable r1 = () -> System.out.println("Hello World 1");

方法引用

方法引用是使用 :: 來表示的。

• 對象引用：object::method
• 靜態方法引用：Class::method
• 特定類的任意對象方法引用：Class::method
• 構造函數引用：Class::new

示例：

Consumer printConsumer = System.out::println;

流和並行

Java 8 引入了流的概念（java.util.stream），在對集合進行操作時可以使用流來實現，可以使用多核處理器來加速計算。流的特點是能進行過濾、映射、排序、歸約等複雜的操作，通過流式編程可以使代碼更加簡潔。

使用流時，可以選擇串行流或並行流，前者適用於數據量小的情況，後者適用於數據量大的情況：

List list = Arrays.asList("a1", "a2", "b1", "c2", "c1");

//串行流
list.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("c"))
    .map(String::toUpperCase)
    .sorted()
    .forEach(System.out::println);

//並行流
list.parallelStream()
    .filter(s -> s.startsWith("c"))
    .map(String::toUpperCase)
    .sorted()
    .forEach(System.out::println);

總結

本文介紹了 Java 8 函數式編程中最常用的函數式接口、Lambda 表達式和方法引用、流和並行。使用函數式接口可以使代碼更加簡潔，並且可以使用 Lambda 表達式和方法引用來創建函數式接口實例，使代碼更加易於理解。流和並行是函數式編程的核心，可以使用流來實現複雜的操作並提高計算速度。