Java8中的函數式編程

一、什麼是函數式編程

函數式編程是一種編程典範，它的主要思想是把計算封裝成不可變的函數，並且避免了改變狀態和共享狀態。函數式編程不僅僅是一種編程語言的特性，更是一種編程範式，其實現方式主要依靠Lambda表達式和閉包，這種方式使得代碼可讀性更高，代碼量更少。

函數式編程的主要特點如下：

函數是一等公民：函數可以作為參數傳遞到其他函數中，也可以作為函數的返回值。
純函數：一個函數的輸出結果只與輸入參數相關，不受外部環境和狀態的影響。
沒有副作用：函數執行時不會修改任何外部環境和狀態，只返回計算結果。
不可變性：函數的參數和返回值都是不可變的，在使用時需要考慮到這一點。

public class FunctionDemo {
    // 傳統的方式
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    // Lambda表達式
    public static Function<Integer, Function<Integer, Integer>> addLambda = a -> b -> a + b;

    public static void main(String[] args) {
        int result1 = add(1, 2);
        int result2 = addLambda.apply(1).apply(2);

        System.out.println(result1);
        System.out.println(result2);
    }
}

二、Lambda表達式

Lambda表達式是Java8中引入的一種函數式編程的語言特性，它可以用來創建匿名函數，可以傳遞到其他函數中作為參數，使用Lambda表達式可以讓代碼更加簡潔、緊湊、易讀，且可以接受更多的函數式編程思想。

Lambda表達式由三個部分組成：一個參數列表、一個箭頭符號和一個函數體。參數列表可以是一個或多個參數，函數體可以是一條語句或一個塊，可以包含任意數量的語句。

// Lambda表達式的例子
(value) -> System.out.println(value)

// 轉換成匿名類的例子
new Consumer<Integer>() {
    @Override
    public void accept(Integer value) {
        System.out.println(value);
    }
}

Lambda表達式有以下幾種常見的形式：

不帶參數： () -> System.out.println(“Hello world!”)
帶一個參數： (str) -> System.out.println(str)
帶多個參數： (a, b) -> { int sum = a + b; System.out.println(sum); }
帶返回值： (a, b) -> a + b
帶參數類型： (int a, int b) -> a + b

三、方法引用

方法引用是一種更加簡潔的Lambda表達式的語法形式，它是Lambda表達式的一種語法糖。方法引用可以直接引用已有的方法或構造函數而無需創建新的Lambda表達式，可以使代碼更加簡潔、易讀。

Java8中的方法引用有四種常用的形式：

對象的實例方法： obj::method
類的靜態方法： ClassName::method
類的任意對象方法： ClassName::instanceMethod
構造函數： ClassName::new

// 方法引用的例子
stream.map(String::toUpperCase)

// 轉換成Lambda表達式的例子
stream.map(str -> str.toUpperCase())

四、Stream API

Stream API是Java8中另一個非常重要的函數式編程的特性，它可以用來處理集合對象，進行過濾、映射、排序等操作，使得代碼更加簡潔、功能更加強大。

Stream API是基於函數式編程的理念設計的，它主要包括如下幾個方面的特性：

惰性求值： 在流的末端操作之前，中間操作不會立即計算，只有在需要結果的時候才會計算。
可鏈式調用： 流的中間操作可以進行鏈式調用，方便組合各種操作。
函數表達式參數化： 流的操作方法接收的參數是函數式表達式，允許重寫自定義的行為。
並行與順序： 流中的操作可以採用並行或順序，提高效率。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 過濾，只保留偶數
List<Integer> result1 = list.stream().filter(i -> i % 2 == 0).collect(Collectors.toList());

// 映射，將每個元素轉換成2倍
List<Integer> result2 = list.stream().map(i -> i * 2).collect(Collectors.toList());

// 排序
List<Integer> result3 = list.stream().sorted((a, b) -> b - a).collect(Collectors.toList());

System.out.println(result1);
System.out.println(result2);
System.out.println(result3);

五、Optional類型

Optional類型是Java8中引入的一種新的類型，它主要用來解決空指針異常的問題。Optional類型的主要思想是將可能為空的對象包裝成Optional對象，可避免空指針異常。

Optional類型的常用方法如下：

of： 將一個非null的值包裝到Optional對象中。
empty： 創建一個空的Optional對象。
ofNullable： 將一個可以為null的值包裝到Optional對象中。
isPresent： 判斷Optional對象是否存在非null的值。
orElse： 如果Optional對象持有非null的值，則返回該值，否則返回orElse方法中的參數。
orElseGet： 如果Optional對象持有非null的值，則返回該值，否則調用orElseGet方法中的Supplier函數式介面。

Optional<String> optional1 = Optional.of("Hello");
Optional<String> optional2 = Optional.empty();

// get方法獲取值
System.out.println(optional1.get());

// orElse方法獲取值
System.out.println(optional1.orElse("world"));
System.out.println(optional2.orElse("world"));

// orElseGet方法獲取值
System.out.println(optional1.orElseGet(() -> "world"));
System.out.println(optional2.orElseGet(() -> "world"));

六、總結

Java8中的函數式編程提供了一種新的方式來編寫Java程序，它使得代碼更加簡潔、易讀，功能更加強大，同時也幫助我們避免了很多錯誤和陷阱。函數式編程是一種新的編程範式，它的思想已經被越來越多的編程語言所採納，它將會是未來編程的一個趨勢。

原創文章，作者：小藍，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-tw/n/239878.html