优雅编程之函数式接口
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2021-05-09 13:39
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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。Java 允许利用 Lambda 表达式创建这些接口的实例。java.util.function 包是 Java 8 增加的一个新技术点 “函数式接口”，此包共有 43 个接口。别指望能够全部记住他们，但是如果能记住其中 6 个基础接口，必要时就可以推断出其余接口了。这些接口是为了使 Lamdba 函数表达式使用的更加简便，当然你也可以自己自定义接口来应用于 Lambda 函数表达式。
JDK 1.8 API 包含了很多内建的函数式接口，比如 Comparator 或者 Runnable 接口，这些接口都增加了 @FunctionalInterface 注解以便能用在 Lamdba 上。现如今，我们则从 Function 常用函数入口，真正了解一下函数式接口。
Java 8 中函数式接口
| 接口 | 描述 | 函数签名 | 范例 |
|---|---|---|---|
| UnaryOperator<T> | 接收 T 对象，返回 T 对象 | T apply(T t) | String::toLowerCase |
| BinaryOprator<T> | 接收两个 T 对象，返回 T 对象 | T apply(T t1, T t2) | BigInteger::add |
| Predicate<T> | 接收 T 对象，返回 boolean | boolean test(T t) | Collection::isEmpty |
| Function<T, R> | 接收 T 对象，返回 R 对象 | R apply(T t) | Arrays::asList |
| Supplier<T> | 提供 T 对象（例如工厂），不接收值 | T get() | Instant::new |
| Consumer<T> | 接收 T 对象，不返回值 | void accept(T t) | System.out::println |
标注为 @FunctionalInterface 的接口被称为函数式接口，该接口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。是否是一个函数式接口，需要注意的有以下几点：
该注解只能标记在“有且仅有一个抽象方法”的接口上。
Java 8 接口中的静态方法和默认方法，都不算是抽象方法。
接口默认继承 java.lang.Object，所以如果接口显示声明覆盖了 Object 中方法，那么也不算抽象方法。
该注解不是必须的，如果一个接口符合 “函数式接口” 定义，那么加不加该注解都没有影响。加上该注解能够更好地让编译器进行检查。如果编写的不是函数式接口，但是加上了 @FunctionInterface，那么编译器会报错。
在一个接口中定义两个自定义的方法，就会产生 Invalid ‘@FunctionalInterface’ annotation; FunctionalInterfaceTest is not a functional interface 错误。
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
Consumer：消费型接口（void accept(T t)）
| 函数式接口 | 描述 |
|---|---|
| Consumer<T> | 提供一个 T 类型的输入参数，不返回执行结果 |
| BiConsumer<T, U> | 提供两个自定义类型的输入参数，不返回执行结果 |
| DoubleConsumer | 提供一个 double 类型的输入参数，不返回执行结果 |
| IntConsumer | 提供一个 int 类型的输入参数，不返回执行结果 |
| LongConsumer | 提供一个 long 类型的输入参数，不返回执行结果 |
| ObjDoubleConsumer<T> | 提供一个 double 类型的输入参数和一个 T 类型的输入参数，不返回执行结果 |
| ObjIntConsumer<T> | 提供一个 int 类型的输入参数和一个 T 类型的输入参数，不返回执行结果 |
| ObjLongConsumer<T> | 提供一个 long 类型的输入参数和一个 T 类型的输入参数，不返回执行结果 |
（1）作用：消费某个对象
（2）使用场景：Iterable 接口的 forEach 方法需要传入 Consumer，大部分集合类都实现了该接口，用于返回 Iterator 对象进行迭代。
（3）主要方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| void accept(T t) | 对给定的参数执行操作 |
| default Consumer<T> andThen(Consumer< ? super T> after) | 返回一个组合函数，after 将会在该函数执行之后应用 |
（4）代码示例
Consumer<T>：提供一个 T 类型的输入参数，不返回执行结果
@Test
public void testConsumer() {
// Consumer<T>:accept(T t)
Consumer<String> consumer = System.out::println;
consumer.accept("hello world!"); // hello world!
// Consumer<T>:andThen(Consumer<? super T> after) -> 返回一个组合函数，after将会在该函数执行之后应用
StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello ");
Consumer<StringBuilder> consumer_accept = (str) -> str.append("Jack! ");
Consumer<StringBuilder> consumer_andThen = (str) -> str.append("Bob!");
consumer_accept.andThen(consumer_andThen).accept(sb);
System.out.println(sb.toString()); // Hello Jack! Bob!
}
BiConsumer<T, U> ：提供两个自定义类型的输入参数，不返回执行结果
@Test
public void testBiConsumer() {
// BiConsumer<T, U>:accept(T t, U u)
BiConsumer<String, String> biConsumer = (a, b) -> System.out.printf("%s %s!", a, b);
biConsumer.accept("hello", "world"); // hello world!
}
DoubleConsumer ：提供一个 double 类型的输入参数，不返回执行结果
@Test
public void testDoubleConsumer() {
// DoubleConsumer:accept(double value)
DoubleConsumer doubleConsumer = System.out::println;
doubleConsumer.accept(9.12D); // 9.12
}
ObjDoubleConsumer<T> ：提供一个 double 类型的输入参数和一个 T 类型的输入参数，不返回执行结果
@Test
public void testObjDoubleConsumer() {
// ObjDoubleConsumer<T>:accept(T t, double value)
ObjDoubleConsumer<String> stringObjDoubleConsumer = (s, value) -> System.out.println(s + value);
stringObjDoubleConsumer.accept("金额：", 9.12D); // 金额：9.12
}
Predicate：断言型接口（boolean test(T t)）
| 函数式接口 | 描述 |
|---|---|
| Predicate<T> | 提供一个 T 类型的输入参数，返回一个 boolean 类型的结果 |
| BiPredicate<T,U> | 提供两个自定义类型的输入参数，返回一个 boolean 类型的结果 |
| DoublePredicate | 提供一个 double 类型的输入参数，返回一个 boolean 类型的结果 |
| IntPredicate | 提供一个 int 类型的输入参数，返回一个 boolean 类型的结果 |
| LongPredicate | 提供一个 long 类型的输入参数，返回一个 boolean 类型的结果 |
（1）作用：判断对象是否符合某个条件
（2）使用场景：ArrayList 的 removeIf(Predicate)：删除符合条件的元素。如果条件硬编码在 ArrayList 中，它将提供无数的实现，但是如果让调用者传入条件，这样 ArrayList 就可以从复杂和无法猜测的业务中解放出来。
（3）主要方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| boolean test(T t) | 根据给定的参数进行判断 |
| Predicate<T> and(Predicate< ? super T> other) | 返回一个组合判断，将 other 以短路并且的方式加入到函数的判断中 |
| Predicate<T> or(Predicate< ? super T> other) | 返回一个组合判断，将 other 以短路或的方式加入到函数的判断中 |
| Predicate<T> negate() | 将函数的判断取反 |
（4）代码示例
Predicate<T> ：提供一个 T 类型的输入参数，返回一个 boolean 类型的结果
@Test
public void testPredicate() {
// Predicate<T>:boolean test(T t)
Predicate<List<String>> listPredicate = Collection::isEmpty;
System.out.println(listPredicate.test(Arrays.asList("Hello", "World"))); // false
// Predicate<T>:boolean test(T t)
Predicate<Integer> predicate = integer -> integer != 0;
System.out.println(predicate.test(10)); // true
// Predicate<T>:Predicate<T> and(Predicate<? super T> other)
predicate = predicate.and(integer -> integer >= 10);
System.out.println(predicate.test(10)); // true
// Predicate<T>:Predicate<T> or(Predicate<? super T> other)
predicate = predicate.or(integer -> integer != 10);
System.out.println(predicate.test(10)); // true
// Predicate<T>:Predicate<T> negate()
predicate = predicate.negate();
System.out.println(predicate.test(10)); // false
}
Function：函数型接口（R apply(T t)）
| 函数式接口 | 描述 |
|---|---|
| Function<T, R> | 提供一个 T 类型的输入参数，返回一个 R 类型的结果 |
| BiFunction<T, U, R> | 提供两个自定义类型的输入参数，返回一个 R 类型的结果 |
| DoubleFunction<R> | 提供一个 double 类型的输入参数，返回一个 R 类型的结果 |
| DoubleToIntFunction | 提供一个 double 类型的输入参数，返回一个 int 类型的结果 |
| DoubleToLongFunction | 提供一个 double 类型的输入参数，返回一个 long 类型的结果 |
| IntFunction<R> | 提供一个 int 类型的输入参数，返回一个 R 类型的结果 |
| IntToDoubleFunction | 提供一个 int 类型的输入参数，返回一个 double 类型的结果 |
| IntToLongFunction | 提供一个 int 类型的输入参数，返回一个 long 类型的结果 |
| LongFunction<R> | 提供一个 long 类型的输入参数，返回一个 R 类型的结果 |
| LongToDoubleFunction | 提供一个 long 类型的输入参数，返回一个 double 类型的结果 |
| LongToIntFunction | 提供一个 long 类型的输入参数，返回一个 int 类型的结果 |
| ToDoubleBiFunction<T, U> | 提供两个自定义类型的输入参数，返回一个 double 类型的结果 |
| ToDoubleFunction<T> | 提供一个 T 类型的输入参数，返回一个 double 类型的结果 |
| ToIntBiFunction<T, U> | 提供两个自定义类型的输入参数，返回一个 int 类型的结果 |
| ToIntFunction<T> | 提供一个 T 类型的输入参数，返回一个 int 类型的结果 |
| ToLongBiFunction<T, U> | 提供两个自定义类型的输入参数，返回一个 long 类型的结果 |
| ToLongFunction<T> | 提供一个 T 类型的输入参数，返回一个 long 类型的结果 |
（1）作用：实现一个”一元函数“，即传入一个值经过函数的计算返回另一个值。
（2）使用场景：V HashMap.computeIfAbsent(K , Function<K, V>)：如果指定的 key 不存在或相关的 value 为 null 时，设置 key 与关联一个计算出的非 null 值，计算出的值为 null 的话什么也不做(不会去删除相应的 key)。如果 key 存在并且对应 value 不为 null 的话什么也不做。
（3）主要方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| R apply(T t) | 将此参数应用到函数中 |
| Function<T, V> andThen(Function< ? super R, ? extends V> after) | 返回一个组合函数，该函数结果应用到 after 函数中 |
| Function<V, R> compose(Function< ? super V, ? extends T> before) | 返回一个组合函数，首先将入参应用到 before 函数，再将 before 函数结果应用到该函数中 |
（4）代码示例
Function<T, R> ：提供一个 T 类型的输入参数，返回一个 R 类型的结果
@Test
public void testFunction() {
// Function<T, R>:R apply(T t)
Function<String[], List<String>> asList = Arrays::asList;
System.out.println(asList.apply(new String[]{"Hello", "World"})); // [Hello, World]
Function<String, String> function = s -> String.format("%s, Jack!", s);
Function<String, String> compose = s -> StringUtils.isEmpty(s) ? "Hello" : s;
Function<String, String> andThen = String::toUpperCase;
String s = function.compose(compose).andThen(andThen).apply("");
System.out.println(s); // HELLO, JACK!
}
Supplier：供给型接口（R apply(T t)）
| 函数式接口 | 描述 |
|---|---|
| Supplier<T> | 不提供输入参数，返回一个 T 类型的结果 |
| BooleanSupplier | 不提供输入参数，返回一个 boolean 类型的结果 |
| DoubleSupplier | 不提供输入参数，返回一个 double 类型的结果 |
| IntSupplier | 不提供输入参数，返回一个 int 类型的结果 |
| LongSupplier | 不提供输入参数，返回一个 long 类型的结果 |
（1）作用：创建一个对象（工厂类）
（2）使用场景：Optional.orElseGet(Supplier< ? extends T>)：当 this 对象为 null，就通过传入 supplier 创建一个 T 返回。
（3）主要方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| T get() | 获取结果值 |
（4）代码示例
Supplier<T> ：不提供输入参数，返回一个 T 类型的结果
@Test
public void testSupplier() {
// Supplier<T>:T get();
Supplier<String> supplier = () -> "Hello Jack!";
System.out.println(supplier.get()); // Hello Jack!
}
Operator：操作型接口（T apply(T t)）
| 函数式接口 | 描述 |
|---|---|
| UnaryOperator<T> | 提供一个 T 类型的输入参数，返回一个 T 类型的结果 |
| BinaryOperator<T> | 提供两个 T 类型的输入参数，返回一个 T 类型的结果 |
| DoubleBinaryOperator | 提供两个 double 类型的输入参数，返回两个 double 类型的结果 |
| DoubleUnaryOperator | 提供一个 double 类型的输入参数，返回一个 double 类型的结果 |
| IntBinaryOperator | 提供两个 int 类型的输入参数，返回一个 int 类型的结果 |
| IntUnaryOperator | 提供一个 int 类型的输入参数，返回一个 int 类型的结果 |
| LongBinaryOperator | 提供两个 long 类型的输入参数，返回一个 long 类型的结果 |
| LongUnaryOperator | 提供一个 long 类型的输入参数，返回一个 long 类型的结果 |
（1）作用：实现一个”一元函数“，即传入一个值经过函数的计算返回另一个同类型的值。
（2）使用场景：UnaryOperator 继承了 Function，与 Function 作用相同，不过 UnaryOperator，限定了传入类型和返回类型必需相同。
（3）主要方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| T apply(T t) | 将给定参数应用到函数中 |
| Function<T, V> andThen(Function< ? super T, ? extends V> after) | 返回一个组合函数，该函数结果应用到 after 函数中 |
| Function<V, T> compose(Function< ? super V, ? extends T> before) | 返回一个组合函数，首先将入参应用到 before 函数，再将 before 函数结果应用到该函数中 |
（4）代码示例
UnaryOperator<T> ：提供一个 T 类型的输入参数，返回一个 T 类型的结果
@Test
public void testOperator() {
// UnaryOperator<T>:T apply(T t)
UnaryOperator<String> unaryOperator = String::toUpperCase;
System.out.println(unaryOperator.apply("Hello World!")); // HELLO WORLD!
}
BinaryOperator<T> ：提供两个 T 类型的输入参数，返回一个 T 类型的结果
@Test
public void testBinaryOperator() {
// BinaryOperator<T>:T apply(T t1, T T2);
BinaryOperator<BigInteger> binaryOperator = BigInteger::add;
System.out.println(binaryOperator.apply(BigInteger.ONE, BigInteger.TEN));
}
总结
java.util.function 包已经为大家提供了大量标注的函数接口。只要标准的函数接口能够满足需求，通常应该优先考虑，而不是专门再构建一个新的函数接口。这样会使 API 更加容易学习，通过减少它的概念内容，显著提升互操作性优势，因为许多标准的函数接口都提供了有用的默认方法。
参考博文
[1]. JDK8 新特性 - java.util.function-Function 接口
[2]. JAVA8 的 java.util.function 包
source: https://morning-pro.github.io/archives/43810ae.html
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