【Java SE进阶】Day12 函数式接口、函数式编程(Lambda表达式)
一、函数式接口介绍
1、概念
- 仅有一个抽象方法的接口
- 适用于函数式编程(Lambda使用的接口)
- 语法糖:方便但原理不变,如for-each是Iterator的语法糖
- Lambda≈匿名内部类的语法糖
2、格式
- @FunctionalInterface注解
- 可以检测接口是否是一个函数式接口,不是则编译失败
3、使用
- 常规写法:
- 编写接口实现类
- 定义方法,参数传递接口,方法内调用接口的方法
- main方法调用
package com.liujinhui.Day1207FunInterface; /* 函数式接口的使用(作为函数参数或返回值类型) * */ public class Demo { //定义一个方法,参数使用函数式接口MyFunInterface public static void show(MyFunInterface myInter){ myInter.method(); } public static void main(String[] args) { //调用函数参数中的接口时,传递接口的实现类对象 //1.调用show方法,方法的参数 是一个接口,所以可以传递接口的实现类对象 show(new MyFunInterfaceImpl()); //2.调用show方法,方法的参数是一个接口,可以传递接口的匿名内部类 show(new MyFunInterface() { @Override public void method() { System.out.println("使用匿名内部类重写接口中的抽象方法"); } }); //3.调用show方法,方法的参数是一个函数式接口,所以可以使用Lambda表达式 show(()->{ System.out.println("使用Lambda表达式重写接口中的抽象方法"); }); //4.简化Lambda表达式 show(()->System.out.println("使用Lambda表达式的简化重写接口中的抽象方法")); } }
- Lambda表达式:方法名(()->{});
- Lambda的简化写法 :方法名(()->);
4、区别
- 匿名内部类会被保存为Demo$1.class字节码文件
- Lambda不会保存为class
- 匿名内部类:定义new 接口,内部重写接口的抽象方法
二、函数式编程
1、性能浪费的日志案例
- 有些场景的代码执行后,结果不一定会被使用,从而造成性能浪费
- Lambda延迟执行,可以提升性能
- 例子:根据日志等级进行输出
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.Lambda; /* 日志案例 以上代码存在性能浪费的问题 调用showLog方法时,传递的第二个参数是一个拼接后的字符串 先把字符串拼接好,再调用showLog方法 showLog方法如果传递的日志等级不是1级,就不会输出拼接后的字符串 所以感觉字符串就白拼接了,所以存在着浪费 * */ public class Demo01Logger { //定义一个根据日志级别,显示日志信息的方法 public static void showLog(int level, String message){ //对日志的等级进行判断,如果是1,输出日志的信息 if(level==1){ System.out.println(message); } } public static void main(String[] args) { //定义三个日志信息 String msg1="hello"; String msg2="world"; String msg3="java"; //调用showLog方法,传递日志级别和日志信息 showLog(1,msg1+msg2+msg3); //为2时不输出 showLog(2,msg1+msg2+msg3); } }
2、使用Lambda进行日志优化
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.Lambda; /* 使用Lambda优化日志案例 Lambda的特点:延迟加载 Lambda的使用前提,必须存在函数式接口 * */ public class Demo02Lambda { //定义 一个显示日志的方法没方法的参数传递日志的等级和MessageBuilder接口 public static void showLog(int level,MessageBuilder mb){ //对日志的等级进行判断,如果是1级,调用MessageBuilder接口中的builderMessage方法 if (level==1){ //优先级为1,就进行输出 System.out.println(mb.builderMessage()); } } public static void main(String[] args) { //定义三个日志信息 String msg1="hello"; String msg2="world"; String msg3="java"; //调用showLog方法,参数MessageBuilder是一个函数式接口,故可以使用Lambda表达式 /* showLog(2,()->{ //返回一个拼接好的字符串 return msg1+msg2+msg3; });*/ //结果一样但性能不同 /* Lambda表达式只有满足条件时才会执行,不满足条件就不执行 使用Lambda表达式作为参数传递,仅仅是把参数传递到showLog方法中 只有满足条件-日志的等级是1级时 才会调用接口MessageBuilder中的方法builderMessage 才会进行字符串的拼接 如果条件不满足,日志的等级不是1级 那么接口MessageBuilder中的方法builderMessage不会执行 所以拼接字符串的代码也不会执行 所以不会存在性能的浪费 * */ showLog(1,()->{ System.out.println("不满足条件不执行"); //返回一个拼接好的字符串 return msg1+msg2+msg3; }); } }
- 不满足条件不执行接口的方法
3、函数式接口作为参数
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.ThreadTest; /* java.lang.Runnable 接口就是一个函数式接口, 假设有一个 startThread 方法使用该接口作为参数, 可以使用Lambda进行传参。这种情况其实和 Thread 类的构造方法参数为 Runnable 没有本质区别。 * */ public class Demo01Runnable { //定义一个方法stratThread,方法的参数使用函数式接口Runnable public static void startThread(Runnable run){ //开启多线程 new Thread(run).start(); } public static void main(String[] args) { //调用startThread方法,方法的参数是一个接口,可以传递接口的匿名内部类 startThread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"线程启动了"); } }); //使用Lambda表达式优化函数式接口,参数传递Lambda表达式 startThread(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"线程启动了"); }); //lambda的优化 startThread(()->System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"线程启动了")); } }
4、函数式接口作为返回值
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.ThreadTest; import java.util.Arrays; import java.util.Comparator; /* ,如果一个方法的返回值类型是一个函数式接口, 那么就可以直接返回一个Lambda表达式。 当需要通过一 个方法来获取一个 java.util.Comparator 接口类型的对象作为排序器时,就可以调该方法获取。 * */ public class Demo02Comparator { //定义一个方法,方法的返回值类型使用函数式接口Comparator public static Comparator<String> getComparator(){ //方法的返回值类型是一个接口,那么可以返回这个接口的匿名内部类 /* return new Comparator<String>() { @Override public int compare(String o1,String o2){ //按照字符串的降序排序 return o2.length()-o1.length(); } }; */ //方法的返回值是一个函数式接口,可以返回一个Lambda表达式 /**/ /*return (String o1,String o2)->{ //按照字符串的降序排序 return o2.length()-o1.length(); };*/ //继续优化Lambda表达式 return (o1,o2)->o2.length()-o1.length(); } public static void main(String[] args) { //主方法调用:创建一个字符串数组 String[] arr={"aaa","b","cccc","dddddddddddddd"}; //输出排序前的数组[aaa, b, cccc, dddddddddddddd] System.out.println(Arrays.toString(arr)); //调用Arrays中的sort方法,对字符串数组进行排序 Arrays.sort(arr,getComparator()); //输出排序后的数组[dddddddddddddd, cccc, aaa, b] System.out.println(Arrays.toString(arr)); } }
三、常用的函数式接口
1、生产型接口(Supplier接口)
- 只包含一个无参方法get
- java.util.function.Supplier<T>
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Supplier; /* 常用的函数式接口 java.util.function.Supplier<T>接口仅包含一个无参的方法: T get() 。 Supplier<T>接口被称为生产型接口,指定接口的泛型是什么类型,那么接口中的get方法就会产生什么类型的数据 * */ public class Demo01Supplier { //定义一个方法,方法的参数传递Supplier<T>接口,泛型执行String,get就会返回一个String public static String getString(Supplier<String> sup){ return sup.get(); } //调用 public static void main(String[] args) { //调用getString方法,方法的参数Supplier是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式 String s=getString(()->{ //生产一个字符串并返回 return "你好"; }); System.out.println(s); //Lambda表达式的优化 String s2=getString(()->"helloworld"); System.out.println(s2); } }
- 练习:求数组元素最大值
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Supplier; /* 练习:求数组元素的最大值 使用 Supplier 接口作为方法参数类型,通过Lambda表达式求出int数组中的最大值。 提示:接口的泛型请使用 java.lang.Integer 类。 * */ public class Demo02SupplierTest { //定义一个方法,用于获取int类型数据元素的最大值 public static int getMax(Supplier<Integer> sup){ return sup.get(); } public static void main(String[] args) { //定义一个int型数组 int[] arr={100,20,50,0,79,399,-30}; //调用getMax方法,方法的参数是Supplier接口,可以传递Lambda表达式 int maxValue = getMax(() -> { //获取数组元素的最大值,并返回 //定义一个变量,把数组中的第一个元素赋值给该变量,记录数组中元素的最大值 int max = arr[0]; //遍历数组,获取数组中的其他元素 for (int i : arr) { //使用其他的元素和最大值比较 if (i > max) { //如果有比max大的,则替换max作为最大值 max = i; } } return max; }); System.out.println("数组中元素的最大值是"+maxValue); } }
2、消费者接口(Consumer)
- 只包含一个抽象方法accept
- java.util.function.Consumer<T>
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Consumer; /* java.util.function.Consumer<T> 接口则正好与Supplier接口相反,它不是生产一个数据,而是消费一个数据, 其数据类型由泛型决定。 * */ public class Demo03Consumer { /* 定义一个方法,方法参数传递一个字符串的姓名 方法的参数传递Consumer接口,泛型使用String 可以使用Consumer接口消费字符串的姓名 * */ public static void method(String name, Consumer<String> con){ con.accept(name); } public static void main(String[] args) { //调用method方法,传递字符串姓名,方法的另一个参数是Consumer接口,是一个函数式接口, //所以可以传递Lambda表达式 method("dog",(String name)->{ //对传递的字符串进行消费 //消费方式:直接输出字符串 // System.out.println(name); //消费方式:把字符串进行反转输出 //StringBuilder里面的Reverse String newName=new StringBuilder(name).reverse().toString();//链式编程 System.out.println(newName); }); } }
- Consumer接口的默认方法andThen
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Consumer; /* Consumer接口的默认方法andThen 作用:需要两个Consumer接口,可以把两个consumer接口组合到一起,再对数据进行消费 例如: Consumer<String> con1; Consumer<String> con2; String s="hello"; con1.accept(s); con2.accept(s); 连接两个Consumer接口进行优化 con1.andThen(con2).accept(s);//谁写前面谁先消费 * */ public class Demo04Comsummer { //定义一个方法,方法的参数传递一个字符串和两个Consumer接口,Consumer接口的泛型使用字符串 public static void method(String s1, Consumer<String> con1,Consumer<String> con2){ /*con1.accept(s1); con2.accept(s1);*/ //使用andThen方法,把两个Consumer接口连接到一起,再消费数据 con1.andThen(con2).accept(s1);//按先后顺序消费 } public static void main(String[] args) { //调用method方法,传递一个字符串和两个Lambda表达式 method("hello",(t)->{ //消费方式:把字符串转换为大写输出 System.out.println(t.toUpperCase()); },(t)->{ System.out.println(t.toLowerCase()); }); } }
- 消费数据的时候,按先后顺序消费
- 练习:字符串拼接输出/格式化打印信息
- 按照格式“ 姓名:XX。性别:XX。 ”的格式将信息打印出来。
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Consumer; /* 按照格式“ 姓名:XX。性别:XX。 ”的格式将信息打印出来。 要求将打印姓 名的动作作为第一个 Consumer 接口的Lambda实例, 将打印性别的动作作为第二个 Consumer 接口的Lambda实 例,将两个 Consumer 接口按照顺序“拼接”到一起。 * */ public class Demo05ConsumerTest { //定义一个方法,参数传递数组和两个Consumer接口,使用String泛型 public static void printInfo(String[] arr, Consumer<String> con1,Consumer<String> con2){ //遍历字符串数组 for (String message : arr) { //使用andThen方法连接两个Consumer接口,消费字符串 con1.andThen(con2).accept(message); } } public static void main(String[] args) { //定义一个字符串类型的数组 String[] arr={"迪丽热巴,女","古力娜扎,女","马尔扎哈,男"}; //调用printInfo方法,传递一个字符串数组和两个lambda表达式 printInfo(arr,(message)->{ //消费方式:对message进行切割,获取姓名,再按照指定格式输出 String name = message.split(",")[0]; System.out.print("姓名:"+name); },(message)->{ //消费方式:对message进行切割,获取年龄,再按照指定格式输出 String age = message.split(",")[1]; System.out.println("。年龄:"+age+"。"); }); } }
3、Predicate接口
- java.util.function.Predicate<T>
- 有唯一 抽象方法test(T),对 某种类型的数据进行判断
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Predicate; /* java.util.function.Predicate<T> 接口。 作用:对某种数据类型的数据进行判断,结果返回boolean值 Predicate接口中包含一个抽象方法 boolean test(T t) 。用于条件判断的场景: 符合条件,返回true 不符合条件,返回false * */ public class Demo06Predicate { /* 定义一个方法 参数传递一个STring 类型的字符串 传递一个Predicate接口,泛型使用String 使用Predicate中的方法对字符串进行判断,并把判断的结果进行返回 * */ public static boolean checkString(String s, Predicate<String> pre){ return pre.test(s); } public static void main(String[] args) { //定义一个字符串 String s="abcdef"; //使用checkString方法对子字符串进行校验,参数传递字符串和lambda表达式 /*boolean b = checkString(s, (String str) -> { //对参数传递的字符串进行判断,判断字符串的长度是否大于5,并把判断的结果返回 return str.length() > 5; });*/ //lambda表达式的优化 boolean b = checkString(s, (str) -> str.length() > 5); System.out.println(b); } }
- 默认方法
- and
- or
- negate
- 同时满足长度大于5且包含a的字符串
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Predicate; /* 逻辑表达式:可以连接多个判断的条件 &&:有false则false ||:有true则true !:非真则假 需求:判断一个字符串,有两个判断条件 1.判断字符串的长度是否大于5 2.判断字符串中是否包含a 两个条件必须同时满足,就可以使用&&运算符连接两个条件 Predicate接口中有一个方法and,表示并且关系 ,也可以用于连接两个判断条件 default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) { Objects.requireNonNull(other); return (t) ‐> test(t) && other.test(t); } 方法内的两个判断条件也是使用与运算符连接起来的 * */ public class Demo07PredicateAnd { /* 定义一个方法,方法的参数传递一个字符串 传递 两个Predicate接口 一个用于判断字符串的长度是否大于5 一个用于判断字符串中是否包含a 两个条件必须同时满足 * */ public static boolean checkString(String s, Predicate<String> pre1,Predicate<String> pre2){ // return pre1.test(s)&&pre2.test(s); //改造:使用and来实现 return pre1.and(pre2).test(s); } public static void main(String[] args) { //定义一个字符串 String s="abcdef"; //调用checkString方法,参数传递字符串和两个Lambda表达式 boolean b = checkString(s, (String str) -> { return str.length()>5; }, (String str) -> { //判断字符串是否包含a return str.contains("a"); }); System.out.println(b); } }
- 满足其中之一的
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Predicate; /* 逻辑表达式:可以连接多个判断的条件 &&:有false则false ||:有true则true !:非真则假 需求:判断一个字符串,有两个判断条件 1.判断字符串的长度是否大于5 2.判断字符串中是否包含a 满足一个条件即可,就可以使用||运算符连接两个条件 Predicate接口中有一个方法and,表示并且关系 ,也可以用于连接两个判断条件 default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) { Objects.requireNonNull(other); return (t) ‐> test(t) || other.test(t); } 方法内的两个判断条件也是使用||运算符连接起来的 * */ public class Demo07PredicateOrNegate { /* 定义一个方法,方法的参数传递一个字符串 传递 两个Predicate接口 一个用于判断字符串的长度是否大于5 一个用于判断字符串中是否包含a 满足一个条件即可 * */ public static boolean checkString(String s, Predicate<String> pre1,Predicate<String> pre2){ // return pre1.test(s)||pre2.test(s); // 改造:使用or来实现 return pre1.or(pre2).test(s);//等价于return pre1.test(s)||pre2.test(s); } public static void main(String[] args) { //定义一个字符串 String s="abc"; //调用checkString方法,参数传递字符串和两个Lambda表达式 boolean b = checkString(s, (String str) -> { return str.length()>5; }, (String str) -> { //判断字符串是否包含a return str.contains("a"); }); System.out.println(b); } }
- 条件取反
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Predicate; /* 需求:判断字符串的长度是否大于5 如果字符串长度大于5,则返回false 如果长度不大于5,则返回true 所以,可以使用取反符号!进行取反 Predicate接口中有一个方法negate,也表示取反的意思 default Predicate<T> negate() { return (t) ‐> !test(t); } * */ public class Demo08Negate { /* 定义一个方法,方法的参数传递一个字符串 传递一个Predicate接口 一个用于判断字符串的长度是否大于5 * */ public static boolean checkString(String s, Predicate<String> pre){ //return !pre.test(s); //改造:使用negate来实现 return pre.negate().test(s);//!!!!!!!!!!! } public static void main(String[] args) { String s="abcabcabc"; //调用checkString方法,参数传递字符串和lambda表达式 boolean b = checkString(s, (String str) -> { //判断字符串的长度是否大于5并返回结果 return str.length()>5; }); System.out.println(b); } }
- 练习:集合信息筛选,将满足要求的字符串存入
- 女生、姓名为4个字
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.ArrayList; import java.util.function.Predicate; /* 数组当中有多条“姓名+性别”的信息如下,请通过 Predicate 接口的拼装 将符合要求的字符串筛选到集合 ArrayList 中,需要同时满足两个条件 1. 必须为女生; 2. 姓名为4个字。 分析: 1.有两个判断条件,故需要两个Predicate接口,对条件进行判断 2.必须同时满足,所以可以使用and方法连接两个判断条件 * */ public class Demo09TestInfo { /* 定义一个方法 方法的参数传递一个包含人员信息的数组 传递两个Predicate接口,用于对数组中的信息进行过滤 把满足条件的信息存到ArrayLIst集合中并返回 * */ public static ArrayList<String> filter(String[] arr, Predicate<String> pre1,Predicate<String> pre2){ //定义一个ArrayList集合,存储过滤后的信息 ArrayList<String> list=new ArrayList<String>(); //遍历数组,获取数组中的每一条信息 for (String s : arr) { //使用Predicate接口中的方法test对获取到的字符串进行判断 boolean b = pre1.and(pre2).test(s); //对得到的布尔值进行遍历 if (b){ //条件成立,把信息存储到ArrayList集合中 list.add(s); } } return list; } public static void main(String[] args) { //定义一个能存字符串的数组 String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" }; //调用filter方法传递字符串数组和两个lambda表达式 ArrayList<String> list = filter(array, (String s) -> { //获取字符串中的性别,判断是否为女 return s.split(",")[1].equals("女"); }, (String s) -> { //获取字符串中的姓名,判断长度是否为4个字符 return s.split(",")[0].length() == 4; }); //遍历集合 for (String s : list) { System.out.println(s); } } }
4、Function接口
- java.util.function.Function<T,R>
- 根据一个类型得到另一个类型的数据,可以实现类型的转换
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Function; public class Demo10Function { /* 定义一个方法 方法的参数传递一个字符串类型的整数 方法的参数传递一个Function接口,泛型使用<String,Integer> 使用Function接口中的方法apply,将字符串类型的整数,转换为Integer类型的整数 * */ public static void change(String s, Function<String,Integer> fun){ // Integer in=fun.apply(s); int in=fun.apply(s);//自动拆箱(Integer转换为int类型) System.out.println(in); } public static void main(String[] args) { //定义一个字符串类型的整数 String s="1234"; //调用change方法,传递字符串类型的整数和lambda表达式 /* change(s,(String str)->{ //把字符串类型转换为integer整数 return Integer.parseInt(str); });*/ //优化 change(s,(String str)->Integer.parseInt(str)); } }
- 默认方法andThen
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Function; /* Function接口中的andthen方法,用来进行组合操作 需求: 把String类型的“123”转换为Integer,把转换后的结果+10 再把增加之后的integer类型数据,转换为string类型 分析: 转换了两次 第一次把String类型转换为Integer类型 可以用Function<String,Integer> fun1 int i=fun.apply("123")+10; 第二次把integer类型转换为了string类型 可以用Function接口<Integer,String> fun2 String s=fun2.aaply(i); 可以使用andThen方法,把两次转换组合在一起 String s=fun1.andThen(fun2).apply("123"); fun1先调用apply方法,把字符串转换为Integer方法 fun2再调用apply方法,把Integer转换为字符串类型 * */ public class Demo11FunctionAndThen { /* 定义一个方法 参数传递一个字符串类型的整数 参数再传递两个Function接口 一个泛型使用Function<String,Integer> fun1 一个泛型使用Function接口<Integer,String> fun2 * */ public static void change(String s, Function<String,Integer> fun1,Function<Integer,String>fun2){ String ss = fun1.andThen(fun2).apply(s); System.out.println(ss); } public static void main(String[] args) { //定义一个字符串类型的整数 String s="123"; //调用change方法,传递字符串和两个lambda表达式 /* change(s,(String str)->{ //把字符串转换为整数 return Integer.parseInt(str)+10; },(Integer i)->{ //把整数转换为字符串 return i+""; });*/ //lambda的优化 //有参数时不能省略参数 change(s,str->Integer.parseInt(s)+10,i->i+""); } }
- 练习:将数字累加100
package com.liujinhui.Day1207FunInterface.CommonPackage; import java.util.function.Function; /* 题目:使用 Function 进行函数模型的拼接,按照顺序需要执行的多个函数操作为: String str = "赵丽颖,20"; 1. 将字符串截取数字年龄部分,得到字符串; String str = "赵丽颖,20"; 得到20 2. 将上一步的字符串转换成为int类型的数字; Function<String ,Integer> "20"->20 3. 将上一步的int数字累加100,得到结果int数字。 Function<Integer,Integer> 20->120 * */ public class Demo12FunctionConcate { /* 定义一个方法 参数传递包括姓名和年龄的字符串 参数再传递三个Function接口用于类型转换 * */ public static int change(String s, Function<String,String> fun1, Function<String,Integer> fun2,Function<Integer,Integer> fun3){ //使用andThen方法将三步操作组合到一起 return fun1.andThen(fun2).andThen(fun3).apply(s); } public static void main(String[] args) { //定义一个字符串 String str = "赵丽颖,20"; //调用change方法,参数传递字符串和3个lambda表达式调用change int num=change(str,(String s)->{ // "赵丽颖,20"得到"20" return s.split(",")[1]; },(String s)->{ return Integer.parseInt(s); },(Integer i)->{ return i+100; }); System.out.println(num); } }
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