Java 函数式接口
2024-09-18 09:09:49
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Java 函数式接口
1. 函数式接口
1.1 概念
- 函数式接口：有且只有一个抽象方法的接口，称之为函数式接口。
- 当然接口中还可以包含其他的方法(静态，默认，私有)
- @FunctionalInterface注解
- 作用：可以检测接口是否是一个函数式接口
- 是：编译成功
- 否：编译失败(接口中没有抽象方法，或抽象方法的个数多余1个)
- 作用：可以检测接口是否是一个函数式接口
备注：“语法糖”，是指使用更加方便，但是原理不变的代码语法。例如在遍历集合时使用的 for-each语法，其实底层的实现原理仍然是迭代器，这便是"语法糖 "。从应用层面来讲，Java中的 Lambda可以被当作是匿名内部类的的 "语法糖"，但是二者在原理上是不同的。
1.2 格式
只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可：
修饰符 interface 接口名称 {
public static abstract 返回值类型 函数名称(参数列表);
// 其他非抽象方法内容
}
1.3 函数式接口的使用
@FunctionalInterface
public interface MyFunctionalInterface {
public abstract void method();
}
// ===============
public class MyFunctionalInterfaceImpl implements MyFunctionalInterface {
@Override
public void method() {
System.out.println("使用实现类重写接口中的抽象方法");
}
}
// ============
/*
函数式接口的使用：一般可以作为方法的参数和返回值类型
*/
public class Demo01MyFunctionalInterface {
public static void main(String[] args) {
// 调用show方法，方法的参数是一个函数式接口，所以可以传递接口的实现类对象
show(new MyFunctionalInterfaceImpl());
// 调用show方法，方法的参数是一个函数式接口，所以可以传递接口的匿名内部类
show(new MyFunctionalInterface() {
@Override
public void method() {
System.out.println("使用匿名内部类重写接口中的抽象方法");
}
});
// 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");
});
// 简化lambda表达式
show(() -> System.out.println("简化之后"));
}
/*
定义一个方法，方法的参数是一个函数式接口MyFunctionalInterface
*/
public static void show(MyFunctionalInterface myinter) {
myinter.method();
}
}
2. 函数式编程
2.1 Lambda的延迟执行
性能浪费的日志案例
备注：日志可以帮助我们快速定位问题，记录程序运行过程中的情况，以便项目的监控和优化。
/*
日志案例
问题：
发现以下代码存在一些性能浪费的问题
调用showLog方法，方法的第二个参数是一个拼接的字符串
先把字符串拼接好，然后调用showLog方法
showLog方法中如果传递的日志等级不是1级
那么就会觉得拼接好的字符串没有使用，存在了浪费
*/
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) {
// 对日志级别进行判断，如果是1级别，那么输出信息
if (1 == level) {
System.out.println(message);
}
}
public static void main(String[] args) {
// 定义三个日志信息
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "Java";
showLog(2, msgA+msgB+msgC);
}
}
使用Lambda表达式的优化
public interface Message {
// 定义一个返回拼接字符串的抽象方法
public abstract String builderMessage();
}
// =========
/*
使用Lambda表达式优化日志案例
Lambda的特点：延迟加载
Lambda的使用前提：必须存在函数式接口
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
才会调用接口Message中的builderMessage方法
才会进行字符串的拼接
如果不满足条件，日志的等级不是一级
那么Message接口中的方法builderMessage不会执行
所以拼接字符串的代码也不会执行，不会存在性能的浪费
*/
public class Demo02Logger {
public static void main(String[] args) {
// 定义三个日志信息
String msgA = "Hello";
String msgB = "World";
String msgC = "Java";
// 调用showLog方法，参数msg是一个函数式接口，所以可传递Lambda表达式
showLog(2, () -> {
System.out.println("不满足条件不执行");
return msgA+msgB+msgC;
});
}
/*
定义一个方法，用来显示日志信息
日志等级和函数式接口Message作为方法的参数
*/
public static void showLog(int level, Message msg) {
if (level == 1) {
System.out.println(msg.builderMessage());
}
}
}
2.2 使用Lambda作为方法的参数&返回值
例如 java.lang.Runnable接口是一个函数式接口。假设有一个startThrea方法使用该接口作为方法的参数，那么就可以使用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startThread，方法的参数使用函数式接口Runnable
public static void startThrea(Runnable run) {
// 开启多线程
new Thread(run).start();
}
public static void main(String[] args) {
// 调用startThread方法，方法的参数是一个函数式接口，所以可以使用匿名内部类
startThrea(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--> 多线程启动了");
}
});
// 使用Lambda表达式
startThrea(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--> 多线程开启了");
});
}
}
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，就可以调用该方法获取。
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
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() {
// 方法的返回值是一个接口，我们可以返回这个接口的匿名内部类
/*return new Comparator<String>() {
// 按照字符串的降序排序
@Override
public int compare(String o1, String o2) {
return o2.length() - o1.length();
}
};*/
// 方法的返回值是一个接口，所以我们可以使用Lambda表达式
/*return (String o1, String o2) -> {
return o2.length() - o1.length();
};*/
// 进一步优化
return (o1,o2) -> o2.length() - o1.length();
}
public static void main(String[] args) {
String[] arr = {"111", "2222", "333333333", "44444"};
System.out.println("排序前:");
System.out.println(Arrays.toString(arr));
System.out.println("排序后:");
Arrays.sort(arr, getComparator());
System.out.println(Arrays.toString(arr));
}
}
3. 常用的函数式接口
3.1 Supplier<T>接口
java.util.function.Supplier
<T>接口仅包含一个无参的方法：T get()：用来获取一个泛型参数指定类型的对象数据。
Supplier
<T>接口被称之为生产型接口，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。示例
/*
Supplier<T>接口的使用
*/
import java.util.function.Supplier;
public class DemoSupplier {
// 定义一个方法，方法的参数传递Supplier<T>接口，泛型指定为String，get方法就返回一个String
public static String getString(Supplier<String> sup) {
return sup.get();
}
public static void main(String[] args) {
// 调用getString方法，方法的参数是一个Supplier<T>接口,即函数式接口，可以使用Lambda表达式
// 重写其中的 get方法
String s1 = getString(() -> {
return "胡歌";
});
System.out.println(s1);
// 优化Lambda表达式
String s2 = getString(() -> "胡歌");
System.out.println(s2);
}
}
练习：求数组元素的最大值
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表达式找出int型数组的最大值
提示：接口的泛型使用 java.lang.Interger类
*/
public class DemoSupplierTest {
/*
定义一个方法，用于获取 int型数组的最大值，方法的参数传递Supplier<T>接口
泛型使用 Integer
*/
public static int getMax(Supplier<Integer> sup) {
return sup.get();
}
public static void main(String[] args) {
// 定义一个数组
int[] arr = {12, 21, 100, 999, 8080, 1321, 10000};
// 调用 getMax方法，方法的参数传递 Lambda表达式
int maxValue = getMax(() -> {
int max = arr[0];
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
if (max < arr[i]) {
max = arr[i];
}
}
return max;
});
System.out.println("数组中元素的最大值为："+maxValue);
}
}
3.2 Consumer<T>接口
java.util.function.Consumer
<T>接口则正好与 Supplier<T>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。Comsumer接口中包含抽象方法：
void accept(T t)，意为消费一个指定泛型的数据。Comsumer接口是一个消费型接口，泛型指定什么类型，就可以使用 accept方法消费什么类型的数据，至于具体怎么消费（使用），需要自定义（输出，计算……）
示例
import java.util.function.Consumer;
public class DemoComsumer {
/*
定义一个方法，参数：字符串和 Consumer<T>接口，泛型指定 String
用来使用 Consumer接口消费字符串
*/
public static void consume(String name, Consumer<String> con) {
con.accept(name);
}
public static void main(String[] args) {
consume("赵丽颖", (String name) -> {
// 消费方式 打印输出
// System.out.println(name);
// 消费方法 反转
/*
StringBuilder是一个字符串缓冲区，里面有一个方法
reverse方法可以将此字符序列反转，再使用 toString方法转换成String类
*/
String rename = new StringBuilder(name).reverse().toString();
System.out.println(rename);
});
}
}
默认方法：andThen
如果一个方法参数和返回值都是Consumer类型，那么就可以实现效果：消费数据的时候，首先做一个操作，然后再做一个操作，实现组合（连接），而这个方法就是Consumer接口中的 default方法andThen方法，下面式 JDK源码：
default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
Objects.requireNonNull(after);
return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
}
备注：
java.util.Objects的requireNonNull静态方法将会在参数为 null 时主动抛出NullPointerException异常。这省去了重复编写 if语句和抛出空指针异常的麻烦。
- 示例：
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,对数据进行消费
例如：
Consumer<String> con1;
Consumer<String> con2;
String s= "Hello";
con1.accept(s);
con2.accpet(s);
这两行等价于
con1.andThen(con2).accept(s);
注：谁写前边，谁先消费
*/
public class DemoAndThen {
/*
定义一个方法，参数传递一个字符串和两个 Consumer接口，泛型都使用 String
*/
public static void method(String s, Consumer<String> con1, Consumer<String> con2) {
// con1.accept(s);
// con2.accept(s);
con1.andThen(con2).accept(s);
}
public static void main(String[] args) {
String s = "Hello";
method(s,
(t) -> {
// 消费方式：把字符串变成大写
System.out.println(s.toUpperCase());
},
(t) -> {
// 消费方式：把字符串变成小写
System.out.println(s.toLowerCase());
}
);
}
}
练习：格式化打印信息
import java.util.function.Consumer;
/*
练习：
字符串数组中有多条信息，请按照格式“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接口的实例
将打印性别的动作作为第二个 Consumer接口的实例
*/
public class AndThenTest {
/*
定义一个方法，参数为一个字符串数组，两个Consumer接口，泛型都使用String
*/
public static void printInfo(String[] arr, Consumer<String> con1, Consumer<String> con2) {
for (String message : arr) {
con1.andThen(con2).accept(message);
}
}
public static void main(String[] args) {
String[] arr = {"迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马儿扎哈,男"};
printInfo(arr,
(message) -> {
// 对字符串进行切割,获取姓名
String name = message.split(",")[0];
System.out.print("姓名：" + name + "。");
},
(message) -> {
// 对字符串进行切割,获取性别
String sex = message.split(",")[1];
System.out.println("性别：" + sex + "。");
});
}
}
3.3 Predicate<T>接口
java.util.function.Predicate
<T>接口作用：对某种数据类型的数据进行判断，结果返回一个 boolean值
Predicate接口中包含一个抽象方法：
boolean test(T t)：用来对指定的数据类型进行判断- 结果：
- 符合条件，返回 true
- 不符合条件，返回 false
示例：
import java.util.function.Predicate;
public class DemoPredicate {
/*
定义一个方法，参数传递一个字符串
和一个Predicate接口，泛型使用String
使用Predicate中的方法 test对字符串进行判断，并把判断的结果返回
*/
public static boolean checkString(String s, Predicate<String> pre) {
return pre.test(s);
}
public static void main(String[] args) {
String s = new String("abcdef");
// 调用checkString方法，函数式接口，使用Lambda表达式
/*boolean b = checkString(s, (str) -> {
return s.length() > 5;
});*/
// 对Lambda表达式进行优化
boolean b = checkString(s, str -> str.length() > 5);
System.out.println(b);
}
}
默认方法：and
- JDK源码:
default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) && other.test(t);
}
- 示例：
import java.util.function.Predicate;
/*
需求：
判断一个字符串，有两个判断条件
1. 字符串的长度是否大于5
2. 字符串中是否包含a
两个条件必须同时满足，我们就可以使用 && 运算符连接
*/
public class DemoPredicate_And {
public static boolean checkString(String s, Predicate<String> pre1, Predicate<String> pre2) {
return pre1.and(pre2).test(s);
// 等价于 return pre1.test(s) && pre2.test(s);
}
public static void main(String[] args) {
String s = "I Love Java!";
boolean b = checkString(s, (String str) -> {
// 对字符串长度是否大于5进行判断
return str.length() > 5;
}, (String str) -> {
// 对字符串中是否包含a进行判断
return str.contains("a");
});
System.out.println(b);
}
}
默认方法：or
- JDK源码：
default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
Objects.requireNonNull(other);
return (t) -> test(t) || other.test(t);
}
默认方法：negate
- JDK源码：
default Predicate<T> negate() {
return (t) -> !test(t);
}
练习：集合信息的筛选
import java.util.ArrayList;
import java.util.function.Predicate;
/*
题目：
数组当中有多条"姓名+性别"的信息如下：
String[] array = {"迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马儿扎哈,男", "赵丽颖, 女"}; 请通过Predicate接口的拼装，将符合要求的字符串筛选到ArrayList集合中
筛选条件须同时满足：
1. 必须为女生
2，名字为4个子
分析:
1.有两个判断条件，所以需要使用两个Predicate接口
2.必须同时满足两个条件，所以可以使用 and方法
*/
public class PredicateTest {
public static ArrayList<String> filter(String[] arr, Predicate<String> pre1, Predicate<String> pre2) {
// 创建一个ArrayList集合，存储过滤之后的信息
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
for (String s : arr) {
// 使用and进行与操作
boolean b = pre1.and(pre2).test(s);
// 如果同时满足条件
if (b) {
list.add(s);
}
}
// 返回过滤之后的集合
return list;
}
public static void main(String[] args) {
String[] array = {"迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马儿扎哈,男", "赵丽颖, 女"};
// 调用filter方法，使用Lambda表达式
ArrayList<String> list = filter(array, (String s) -> {
// 对是否是女生进行判断
return s.split(",")[1].equals("女");
}, (String s) -> {
// 对名字是否是四个字进行判断
return s.split(",")[0].length() == 4;
});
// 对过滤之后的集合进行输出
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
}
}
3.4 Function<T, R>接口
- java.util.function.Function
<T,R>接口用来根据一个类型的数据，得到另一个类型的数据。前者称为前置条件，后者称为后置条件。 - Function接口中最主要的抽象方法为：
R apply(T t)，根据类型T的参数获取类型R的结果。 - 使用场景例如：将String类型转换为Integer类型。
注意事项：
Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。
- 示例：
import java.util.function.Function;
public class DemoFunction {
/*
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<String, Integer>类型的接口
使用Function接口中的方法apply，把字符串类型的整数转换为Integer类型
*/
public static Integer change(String s, Function<String, Integer> fun) {
Integer in = fun.apply(s);
// int in = fun.apply(S); // 自动拆箱 Integer --> int
return in;
}
public static void main(String[] args) {
int in = change("123", (String s) -> {
return Integer.parseInt(s);
});
System.out.println(in + 1);
}
}
默认方法：andThen
Function接口中的默认方法
andThen：用来进行组合操作。示例
import java.util.function.Function;
/*
需求：
把String类型的"123"转换为Integer类型，再加上10
把Integer类型转换为String类型
分析：
转换了两次
1. String --> Integer
Function<String, Integer> fun1
Integer in = fun1.apply("123") + 10;
2. Integer --> String
Function<Integer, String> fun2
String s = fun2.apply(in);
使用andThen方法，把两次转换组合在一起使用
*/
public class Function_AndThen {
public static void change(String s, Function<String, Integer> fun1, Function<Integer, String> fun2) {
String str = fun1.andThen(fun2).apply(s);
System.out.println(str);
}
public static void main(String[] args) {
/*
change("123", (String s) -> {
// String --> Integer
return Integer.parseInt(s) + 10;
}, (Integer in) -> {
// Integer --> String
return in + " ";
});
*/
// 优化Lambda表达式
change("1234", s -> Integer.parseInt(s) + 100, i -> i + " ");
}
}
练习：自定义函数模型的拼接
import java.util.function.Function;
/*
题目:
String str = "赵丽颖,20";
1.将字符串截取数字年龄部分，得到字符串
2.将上一步的字符串转换为int类型的数字
3.将上一步的int数字累加100，得到结果int数字
分析：
1."赵丽颖,20" -> "20"
2."20" -> 20
3. 20 + 100 -> 120
*/
public class DemoFunctionTest {
/*
定义一个方法，参数传递字符串和三个Function接口
Function<String, String>fun1
Function<String, Integer>fun2
Function<Integer, Integer>fun3
*/
public static int change(String s, Function<String, String> fun1,
Function<String, Integer> fun2, Function<Integer, Integer> fun3) {
return fun1.andThen(fun2).andThen(fun3).apply(s);
}
public static void main(String[] args) {
String str = "赵丽颖,20";
int num = change(str, (String s) -> {
return s.split(",")[1];
}, (String s) -> {
return Integer.parseInt(s);
}, (Integer in) -> {
return in + 100;
});
System.out.println(num);
}
}
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