java函数式编程--柯里化（Currying），闭包

近年来函数式编程趋热，在积累了一定的经验后，我也尝试着用函数式编程的思想来重新理解java编程。

闭包

闭包在Js中作为Js的入门概念，指的是函数的执行环境依赖于创建时的一系列作用域链的现象。

var v="a";

var fn=(function(){

        v="b";

     return  function(){

          v="c";

          console.log(v);

     }     

})();

fn();

当我们分别注释v的“c”，“b”的赋值时，v的值将会向外寻找，对应的值也是“c”，“b”，“a”

也就是说fn带走了当时的数值作用域。

由于闭包的这一特性，我们得以访问函数内部变量。

而在Java中，我们也可以找到类似的功能：

public class Closure {
    public  String version=""; 

    public static void main(String[] args) {
        Closure c1=new Closure();
        c1.version="1.0";
        Moment m1=c1.getMoment();
        System.out.println(m1.getVersion());
        
        c1.version="2.0";
        Moment m2=c1.getMoment();
        System.out.println(m2.getVersion());
    }

    public Moment getMoment(){
        return new Moment() {
            
            @Override
            public String getVersion() {
                
                return version;
            }
        };
    }

}

interface Moment{
    String getVersion();
}

 

以上分别输出1.0     2.0，说明m1，m2记住了当时的状态，也就是说每次声明Moment对象的时候，编译器会把相关的值拷贝副本，放到对象的私有变量里。

利用这个特性，我们可以实现一些功能：比如一个创建成本很高的对象，需要输出一些包涵自己属性的一些特定对象，这时可以通过闭包这种方式方便的创建所多特定对象，而且每个特定对象可以保持自己的一些独立属性。

 

柯里化

在使用JavaScript的时候，有时会使用科里化，百度百科的释义：

在计算机科学中，柯里化（Currying）是把接受多个参数的函数变换成接受一个单一参数(最初函数的第一个参数)的函数，并且返回接受余下的参数且返回结果的新函数的技术。这个技术由 Christopher Strachey 以逻辑学家 Haskell Curry 命名的。

不同于Functor，我认为科里化更侧重于函数的转换和组合。我们可以使用科里化的概念包装一些函数

var calc= function(num){
    return function(y){
        return num + y;
    }
}

var c1= calc (1);

var c2= calc (-1);

其中c1和c2其实是两个不同的函数，通过这种方式我们合理的组合函数

calc(10)(1) 11

calc(0.1)(1) 1.1

而JavaScript动态类型的特点又是得我们可以进行更高级的变换，如：

函数组合

var calc= function(numHandler){

    return function(y){

        return numHandler( y)+1;

    }

}

特定的组合可以简化步骤：

function square(){}

function add(){}

function dvid(){}

function map(handler,list){

}

map(add,list);

map(dvid,list);

map(square,list);

柯里化之后

 

var h=handler(add,dvid,square)

map(h,list)

 

还可以延迟计算：

var curry = function(fn) {

    var _args = []

    return function cb() {

        if (arguments.length == 0) {

            return fn.apply(this, _args)

        }

        Array.prototype.push.apply(_args, arguments);

        return cb;

    }

}

var sum=function(){

     var s=0;

     for (var i = 0;i<arguments.length;i++) {

          s += arguments[i];

     }

     return s;

}

var sumc=curry(sum);

sumc(1)(2)(3)();

java中缺少动态类型，又缺少类似于Prototype的原型，我们只能通过一些其他特性来弥补。

JDK7种我会使用接口和匿名函数来实现动态类和方法，JDK8当然是使用Function接口。先来说JDK7.

JDK7 java实现函数组合。

public class keli {

    public  calculator changeCalc(final initialize init, final int num) {
        return new calculator() {

            @Override
            public int cal(int addend) {
                return init.init(num) + addend;

            }
        };
    }

    public static void main(String[] args) {
        
        initialize init1 = new initialize() {

            @Override
            public int init(int num) {
                num = num * 10;
                return num;
            }
        };
        
        initialize init2 = new init2();
        
        calculator clac1=new keli().changeCalc(init1,3);
        calculator clac2=new keli().changeCalc(init2,3);
        System.out.println(clac1.cal(2));
        System.out.println(clac2.cal(2));
        
    }
}

class init2 implements initialize{

    @Override
    public int init(int num) {
        num = num / 10;
        return num;
    }    
}

interface calculator {
    int cal(int num);
}

interface initialize {
    int init(int num);
}

注意：在JDK7以下需要加final关键字来固定住函数参数（JDK8不用加，编译器内部帮我们加了）。

上面我们通过将匿名函数作为参数传入构造了两个新的函数clac1

和 clac2，他们分别拥有不同的作用域。在实际中一般明确的业务不会这样写，但是处理动态的流程，比如自定义的计算公式，一些插件会用到。

 

JDK8中的默认方法

jdk8实现了默认方法，简而言之就是在街口中添加default关键字，给继承类添加方法，这其实是一个妥协的方案，为了给原有类型增加功能，又不破坏大的结构。类似方式有在C#中我们看到的扩展方法。

今天我们借默认方法实现一些类似Prototype的功能

 

public class currying3 implements Proto {
    public List<String> paramList = null;

    public currying3(List<String> paramList) {
        this.paramList = paramList;
    }

    @Override
    public List<String> getList() {
        
        return this.paramList;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        
        List<String> paramList = new ArrayList<String>();
        Proto p = new currying3(paramList);
　　　　　//延迟计算结果，当参数为空时计算
        p.handle("aa").handle("bb").handle("cc").handle();
        System.out.println("end.....");

        List<String> paramList1 = new ArrayList<String>();
        Proto p1 = new currying3(paramList1);
        p1.handle("dd").handle("ee").handle("ff").handle();
        System.out.println("end.....");
    }
}

interface Proto {
    public List<String> getList();
    
    default Proto handle(String... param) {
        List<String> paramList=this.getList();
        if (param == null || param.length <= 0) {
            for (String Str : paramList) {
                System.out.println(Str);
            }
            return null;
        } else {

            for (String Str : param) {
                paramList.add(Str);
            }

            return this;
        }
    }
} 

输出结果：

aa
bb
cc
end.....
dd
ee
ff
end.....

类似于链式编程的写法，但是延迟执行。当handle参数为空的时候，计算结果，这种方式可以用在可变数量的统计，延迟计算，查询中（不同于Hibernate的延迟查询，Hibernate通过代理类，声明时给予空属性，真正属性求值时在调用查询方法）。

 

函数式接口

在动态语言中，我可以使用一个var来表示function，但是java作为动态语言不允许这样做，只能使用接口作为参数，然后笨拙的使用接口中的方法。早先C#中实现了委托作为方法指针，现在java8中终于实现了类似的功能-函数式接口

为什么要用函数式接口？

函数式接口可以让程序更好的组织和被理解。

（图来自阮一峰 http://www.ruanyifeng.com/blog/2015/07/monad.html，表示Functor的概念）

我用这幅图来描述，对指定类型，进行指定的运算，这一步骤

它将函数作为参数传递，处理指定的值，它也可以用作科里化来组合函数

如一个这样的方法

static int handlerNum(Function<Integer,Integer> function,Function<Integer,Integer> function2 ,int num){

              int  result=function.apply(num);

                    result=function2.apply(result);

              return result;

       }