了不起的Java-Lambda函数式接口和方法引用

问题引入

有一个简单的java类Apple，需要对List实例进行筛选，比如选出“红苹果”、“绿苹果”、“重苹果”、“又红又重的苹果”，你会怎么做？

相关类和数据

public static class Apple {
        private int weight = 0;
        private String color = "";

        public Apple(int weight, String color){
            this.weight = weight;
            this.color = color;
        }

        public Integer getWeight() {
            return weight;
        }

        public void setWeight(Integer weight) {
            this.weight = weight;
        }

        public String getColor() {
            return color;
        }

        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }

        public String toString() {
            return "Apple{" +
                   "color='" + color + '\'' +
                   ", weight=" + weight +
                   '}';
        }
    }

数据：

List<Apple> inventory = Arrays.asList(new Apple(80,"green"),
new Apple(155, "green"),
new Apple(120, "red"),
new Apple(230, "red"));

传统式编程

一般会想到用for + if 进行遍历筛选，过滤器函数具体做法：

//红苹果
    public static List<Apple> filterRedApples(List<Apple> inventory){
        List<Apple> result = new ArrayList<>();
        for (Apple apple: inventory){
            if ("red".equals(apple.getColor())) {
                result.add(apple);
            }
        }
        return result;
    }
    
    //绿苹果
    public static List<Apple> filterGreenApples(List<Apple> inventory){
        List<Apple> result = new ArrayList<>();
        for (Apple apple: inventory){
            if ("green".equals(apple.getColor())) {
                result.add(apple);
            }
        }
        return result;
    }
    
    //重苹果
    public static List<Apple> filterHeavyApples(List<Apple> inventory){
        List<Apple> result = new ArrayList<>();
        for (Apple apple: inventory){
            if (apple.getWeight() > 150) {
                result.add(apple);
            }
        }
        return result;
    }

    //又红又重的苹果
    public static List<Apple> filterHeavyRedApples(List<Apple> inventory){
        List<Apple> result = new ArrayList<>();
        for (Apple apple: inventory){
            if (apple.getWeight() > 150 && "red".equals(apple.getColor())) {
                result.add(apple);
            }
        }
        return result;
    }

 

调用：

        List<Apple> greenApplesOld = filterGreenApples(inventory);
        System.out.println(greenApplesOld);

        List<Apple> redHeavyApplesOld = filterHeavyRedApples(inventory);
        System.out.println(redHeavyApplesOld);

输出：

[Apple{color='green', weight=80}, Apple{color='green', weight=155}]
[Apple{color='red', weight=230}]

有几个条件就写几个方法，反正for+if比较容易，大家都爱这么干。但这种重复的粘贴复制真的好吗？

匿名类

忘记它吧，只比传统方式好一点点。

谓词Predicate(通过Lambda表达式)

其实Predicate简单来说就是具有布尔返回的泛型函数接口。函数式接口(Functional Interface)就是一个有且仅有一个抽象方法，但是可以有多个非抽象方法的接口。
函数式接口可以被隐式转换为 lambda 表达式。和我们熟悉的“策略设计模式”的思路比较像。

Predicate定义：

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {

boolean test(T t);

default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
　　Objects.requireNonNull(other);
　　return (t) -> test(t) && other.test(t);
}

default Predicate<T> negate() {
　　return (t) -> !test(t);
}
......
}

 

其中test用于输入T类型，输出验证布尔返回。
我们将过滤器函数增加一个参数，这个参数就是函数接口（就是谓词Predicate）

    public static List<Apple> filterApples(List<Apple> inventory, Predicate<Apple> p){
        List<Apple> result = new ArrayList<>();
        for(Apple apple : inventory){
            if(p.test(apple)){
                result.add(apple);
            }
        }
        return result;
    } 

在过滤红色、绿色、重的红色之类的列表时，不用再单独新建方法，在运行时代入即可

        // 谓词方式
        // [Apple{color='green', weight=80}, Apple{color='green', weight=155}]
        List<Apple> greenApples2 = filterApples(inventory, (Apple a) -> "green".equals(a.getColor()));
        System.out.println(greenApples2);
        
        // [Apple{color='green', weight=155}]
        List<Apple> heavyApples2 = filterApples(inventory, (Apple a) -> a.getWeight() > 150);
        System.out.println(heavyApples2);

//复合谓词的用法,又红又重的苹果
Predicate<Apple> p = (Apple a) -> a.getWeight() > 150;
p = p.and((Apple a) -> "red".equals(a.getColor()));
List<Apple> heavyRedApples2 = filterApples(inventory, p);
System.out.println(heavyRedApples2);

其中，复合谓词使用了and,除此之外，还有negate(取反)、or（或），注意，如果是a.or(b).and(c),那如果解释成括号用法，即(a || b) && c

方法引用

java8引入了双冒号，用于方法引用。
方法引用通过方法的名字来指向一个方法。
方法引用可以使语言的构造更紧凑简洁，减少冗余代码。
方法引用使用一对冒号 :: 。

如果在这个过滤器的例子中，需要新建过滤判断方法

    public static boolean isGreenApple(Apple apple) {
        return "green".equals(apple.getColor()); 
    }

    public static boolean isHeavyApple(Apple apple) {
        return apple.getWeight() > 150;
    }

 

在使用的时候，传入方法名即可，其中filterApples方法继续沿用上例的方法，第二个参数实际是一个谓词函数接口Predicate，
双冒号组成的部分看起来比直接的Lambda表达式要简短

对比一下：

• filterApples(inventory, (Apple a) -> "green".equals(a.getColor()));
• filterApples(inventory, FilteringApples::isGreenApple);

方法引用更加直观，他将方法当做参数来引用，所以就叫做“方法引用”，该方法的输入类型（Apple），输出类型（boolean）和Predicate参数是一致的

// 方法引用 
// [Apple{color='green', weight=80}, Apple{color='green', weight=155}]
List<Apple> greenApples = filterApples(inventory, FilteringApples::isGreenApple);
System.out.println(greenApples);

// [Apple{color='green', weight=155}]
List<Apple> heavyApples = filterApples(inventory, FilteringApples::isHeavyApple);
System.out.println(heavyApples);

 

常见的函数式接口

除了谓词函数接口Predicate，还有很多函数式接口

JDK 1.8 之前已有的函数式接口:

• java.lang.Runnable
• java.util.concurrent.Callable
• java.security.PrivilegedAction
• java.util.Comparator
• java.io.FileFilter
• java.nio.file.PathMatcher
• java.lang.reflect.InvocationHandler
• java.beans.PropertyChangeListener
• java.awt.event.ActionListener
• javax.swing.event.ChangeListener

JDK 1.8 新增加的函数接口：

• java.util.function

java.util.function 它包含了很多类，用来支持 Java的 函数式编程，该包中的函数式接口有：

序号	接口 & 描述
1	BiConsumer<T,U> 代表了一个接受两个输入参数的操作，并且不返回任何结果
2	BiFunction<T,U,R> 代表了一个接受两个输入参数的方法，并且返回一个结果
3	BinaryOperator<T> 代表了一个作用于于两个同类型操作符的操作，并且返回了操作符同类型的结果
4	BiPredicate<T,U> 代表了一个两个参数的boolean值方法
5	BooleanSupplier 代表了boolean值结果的提供方
6	Consumer<T> 代表了接受一个输入参数并且无返回的操作
7	DoubleBinaryOperator 代表了作用于两个double值操作符的操作，并且返回了一个double值的结果。
8	DoubleConsumer 代表一个接受double值参数的操作，并且不返回结果。
9	DoubleFunction<R> 代表接受一个double值参数的方法，并且返回结果
10	DoublePredicate 代表一个拥有double值参数的boolean值方法
11	DoubleSupplier 代表一个double值结构的提供方
12	DoubleToIntFunction 接受一个double类型输入，返回一个int类型结果。
13	DoubleToLongFunction 接受一个double类型输入，返回一个long类型结果
14	DoubleUnaryOperator 接受一个参数同为类型double,返回值类型也为double 。
15	Function<T,R> 接受一个输入参数，返回一个结果。
16	IntBinaryOperator 接受两个参数同为类型int,返回值类型也为int 。
17	IntConsumer 接受一个int类型的输入参数，无返回值 。
18	IntFunction<R> 接受一个int类型输入参数，返回一个结果 。
19	IntPredicate ：接受一个int输入参数，返回一个布尔值的结果。
20	IntSupplier 无参数，返回一个int类型结果。
21	IntToDoubleFunction 接受一个int类型输入，返回一个double类型结果 。
22	IntToLongFunction 接受一个int类型输入，返回一个long类型结果。
23	IntUnaryOperator 接受一个参数同为类型int,返回值类型也为int 。
24	LongBinaryOperator 接受两个参数同为类型long,返回值类型也为long。
25	LongConsumer 接受一个long类型的输入参数，无返回值。
26	LongFunction<R> 接受一个long类型输入参数，返回一个结果。
27	LongPredicate R接受一个long输入参数，返回一个布尔值类型结果。
28	LongSupplier 无参数，返回一个结果long类型的值。
29	LongToDoubleFunction 接受一个long类型输入，返回一个double类型结果。
30	LongToIntFunction 接受一个long类型输入，返回一个int类型结果。
31	LongUnaryOperator 接受一个参数同为类型long,返回值类型也为long。
32	ObjDoubleConsumer<T> 接受一个object类型和一个double类型的输入参数，无返回值。
33	ObjIntConsumer<T> 接受一个object类型和一个int类型的输入参数，无返回值。
34	ObjLongConsumer<T> 接受一个object类型和一个long类型的输入参数，无返回值。
35	Predicate<T> 接受一个输入参数，返回一个布尔值结果。
36	Supplier<T> 无参数，返回一个结果。
37	ToDoubleBiFunction<T,U> 接受两个输入参数，返回一个double类型结果
38	ToDoubleFunction<T> 接受一个输入参数，返回一个double类型结果
39	ToIntBiFunction<T,U> 接受两个输入参数，返回一个int类型结果。
40	ToIntFunction<T> 接受一个输入参数，返回一个int类型结果。
41	ToLongBiFunction<T,U> 接受两个输入参数，返回一个long类型结果。
42	ToLongFunction<T> 接受一个输入参数，返回一个long类型结果。
43	UnaryOperator<T> 接受一个参数为类型T,返回值类型也为T。

---

函数式接口实例

Predicate

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;

public class PredicateFunctionExample {
    public static void main(String args[]) {
        Predicate<Integer> positive = i -> i > 0;
        List<Integer> integerList = Arrays.asList(new Integer(1), new Integer(10), new Integer(200), new Integer(101),
                new Integer(-10), new Integer(0));
        List<Integer> filteredList = filterList(integerList, positive);
        filteredList.forEach(System.out::println);
    }

    public static List<Integer> filterList(List<Integer> listOfIntegers, Predicate<Integer> predicate) {
        List<Integer> filteredList = new ArrayList<Integer>();
        for (Integer integer : listOfIntegers) {
            if (predicate.test(integer)) {
                filteredList.add(integer);
            }
        }
        return filteredList;
    }
}

 

Consumer

定义：

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {

    void accept(T t);

例子：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Consumer;

public class ConsumerFunctionExample {
    public static void main(String args[]) {
        Consumer<Integer> consumer = i -> System.out.print(" " + i);
        List<Integer> integerList = Arrays.asList(new Integer(1), new Integer(10), new Integer(200), new Integer(101),
                new Integer(-10), new Integer(0));
        printList(integerList, consumer);
    }

    public static void printList(List<Integer> listOfIntegers, Consumer<Integer> consumer) {
        for (Integer integer : listOfIntegers) {
            consumer.accept(integer);
        }
    }
}

注意，返回是void，只管执行，不用输出，如果需要输入怎么办，请看下面。

Function

定义：

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }
    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }
    static <T> Function<T, T> identity() {
        return t -> t;
    }
}

例子：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Function;

public class FunctionExample{
  public static void main(String args[]){
    Function<Employee, String> funcEmpToString= (Employee e)-> {return e.getName();};
    List<Employee> employeeList= 
     Arrays.asList(new Employee("Tom Jones", 45), 
          new Employee("Harry Major", 25),
          new Employee("Ethan Hardy", 65),
          new Employee("Nancy Smith", 15),
          new Employee("Deborah Sprightly", 29));
    List<String> empNameList=convertEmpListToNamesList(employeeList, funcEmpToString);
    empNameList.forEach(System.out::println);
 }
 public static List<String> convertEmpListToNamesList(List<Employee> employeeList, Function<Employee, String> funcEmpToString){
   List<String> empNameList=new ArrayList<String>(); 
   for(Employee emp:employeeList){
     empNameList.add(funcEmpToString.apply(emp));
   }
   return empNameList;
  }
}

还有一些不大常用到的