Java函數編程

Java函數編程是一種編程風格，它將函數作為一等公民（First-Class Citizen）對待。函數作為一等公民的意思是，函數可以像變量一樣被作為參數傳遞，也可以被賦值給變量，甚至可以作為函數的返回值。

一、Lambda表達式

Java 8引入了Lambda表達式，它是Java函數編程的重要特性之一。Lambda表達式可以看作是一種匿名函數，它沒有名字，但可以像變量一樣被傳遞、賦值。Lambda表達式的基本語法如下：

(parameter1, parameter2, ...) -> {expression}
或
(parameter1, parameter2, ...) -> {statements;}

其中，括號內是Lambda表達式的參數，箭頭後是函數體。Lambda表達式可以在很多場景下使用，比如Java集合類的排序、線程池的使用、事件驅動編程等。下面是一個簡單的Lambda表達式示例：

List<String> list = Arrays.asList("Java", "Kotlin", "Scala", "Python");
Collections.sort(list, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));

上面的示例中，sort方法的第二個參數是一個Lambda表達式，它比較兩個字符串的大小，從而實現對字符串列表的排序。

二、高階函數

高階函數指的是函數可以作為參數或返回值的函數。在Java函數編程中，高階函數是很常見的一種編程模式。下面是一個例子：

public interface Operator {
    int apply(int a, int b);
}

public class Calculator {
    private Operator operator;

    public Calculator(Operator operator) {
        this.operator = operator;
    }

    public int calculate(int a, int b) {
        return operator.apply(a, b);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Calculator calculator = new Calculator((a, b) -> a + b);
        int result = calculator.calculate(1, 2);
        System.out.println(result);
    }
}

上面的示例中，Operator是一個函數接口，它有一個apply方法，用來計算兩個整數的結果。Calculator類接受一個Operator對象作為參數，在calculate方法中調用Operator的apply方法計算結果。在main方法中，我們創建了一個Calculator對象，並傳入一個Lambda表達式，它的功能是將兩個整數相加，並將結果返回。運行程序，可以看到輸出結果為3。

三、方法引用

方法引用是Lambda表達式的一種簡寫形式。在Lambda表達式參數列表和箭頭之間的內容可以用方法引用來替代。方法引用可以看作是一個函數指針，它指向一個已經存在的方法。有四種方法引用的形式：

1. 類名::靜態方法名
2. 對象::實例方法名
3. 類名::實例方法名
4. 類型::new

下面是一個使用方法引用的例子：

List<String> list = Arrays.asList("Java", "Kotlin", "Scala", "Python");
list.forEach(System.out::println);

上面的示例中，我們使用了forEach方法來遍歷列表，並使用了方法引用來傳遞println方法。在Lambda表達式中，我們需要寫出完整的Lambda表達式語法：

list.forEach((s) -> System.out.println(s));

而使用方法引用可以簡化代碼。

四、流式API

流式API是Java函數編程的又一個重要特性。它允許我們用一種聲明式的方式操作集合數據。流式API的具體使用方式可以概括為三步：

1. 獲取流對象
2. 中間操作
3. 終止操作

中間操作是一系列的操作，它們可以像鏈一樣組合在一起。中間操作會產生一個新的流對象，可以繼續進行中間操作，也可以進行終止操作，產生最終的結果。終止操作是最終的操作，它會產生一個非流的結果，如一個值、一個集合、一個數組等。

下面是一個流式API的例子：

List<String> list = Arrays.asList("Java", "Kotlin", "Scala", "Python");
List<String> filteredList = list.stream()
    .filter(s -> s.length() > 4)
    .collect(Collectors.toList());

上面的示例中，我們先調用了stream方法獲取列表的流對象，然後進行了一個中間操作filter，它會篩選出長度大於4的字符串。最後，我們調用collect方法進行終止操作，生成一個新的列表，其中包含了滿足條件的字符串。

五、尾聲

Java函數編程是一種新的編程風格，它讓我們更加專註於問題的本質，而不用過多關注實現的細節。Lambda表達式、高階函數、方法引用和流式API是Java函數編程中的重要特性，它們可以幫助我們編寫更加簡潔、優雅的代碼。