java8新特性function和lambda深度解析

继续java8新亮点的源码之路，functional interface是一个跳不过的坎，它与lambda的结合使用非常普遍。java.util.function包对于每一个java工程师来说是必备技能，也是最基础的能力，一定要掌握。

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函数编程的最直接的表现在于将函数作为数据自由传递，结合泛型推导能力使代码表达能力获得飞一般的提升。同时Lambda表达式让你能够将函数作为方法参数或者将代码作为数据对待，让你发现“行级代码”优美。

java8引入新的注解，@FunctionalInterface

函数式注解@FunctionalInterface添加在一个接口上，主要是编译器检查提示作用。

1. 注解的作用是检测自定义functional接口是否符合要求，编译器会有错误提示；
2. 一个接口符合functional的要求，不加这个注解也可以正常使用，建议都加上；
3. 有且只能有一个抽象方法但可以有多个非抽象方法，简单说就是接口里面default和static的方法是可以有多个的，其他的方法只能有一个。

lambda表达式写法及注意点

格式：
( parameters ) -> { statements; }

1. 不需要声明参数类型，编译器可以识别参数值；
2. 单个参数和语句下，圆括弧和大括弧可以省略；
3. 表达式是一个闭包，定义了行内执行的方法类型接口；
4. 只能引用标记了final的外层局部变量，不能在表达式内部修改定义在域外的局部变量，否则会编译错误；
5. 表达式当中不允许声明一个与局部变量同名的参数或者局部变量；

写法示例：

1@FunctionalInterface
2public interface IPerson {
3
4    String say(String input);
5    //void stand(); 只能有一个抽象方法，不然编译无法默认识别调用
6
7    static void run(String xx){
8        PrintUtil.printTest("IPerson run : " + xx);
9    }
10
11    static void walk(){
12        PrintUtil.printTest("IPerson walk");
13    }
14
15    default void eat(int a, int b){
16        PrintUtil.printTest("IPerson eat : " + a + " - " + b);
17    }
18}
19
20//当你这种写法是编译器会提示你用lambda
21IPerson person = new IPerson() {
22    @Override
23    public String say(String input) {
24        return "My said is " + input;
25    }
26};
27PrintUtil.printTest(person.say("i love china."));
28
29//lambda写法
30IPerson person2 = a -> "My said is " +a;
31PrintUtil.printTest(person2.say("i love china."));
32//结果是一样的，My said is i love china.

function包中重要接口源码分析

java8function

Consumer，接收一个输入参数T类型并不没有返回值；andThen看源码可以知道是添加一个其后执行的Consumer对象。

这个接口很简单不需要什么解释，看源码一眼OK。

1@FunctionalInterface
2public interface Consumer<T> {
3    void accept(T t);
4
5    default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
6        Objects.requireNonNull(after);
7        return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
8    }
9}

Function，接收一个T类型参数，返回一个R类型的结果。需要注意的是compose\andThen的传入参数和范围参数规则不同，这里的参数类型稍有不慎就会出错，复杂的链路里面排查bug是非常麻烦的事。

1@FunctionalInterface
2public interface Function<T, R> {
3
4    R apply(T t);
5    //生成了function的参数类型同before一样
6    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
7        Objects.requireNonNull(before);
8        return (V v) -> apply(before.apply(v));
9    }
10    //新生成的function的返回值类型要after一样
11    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
12        Objects.requireNonNull(after);
13        return (T t) -> after.apply(apply(t));
14    }
15    //
16    static <T> Function<T, T> identity() {
17        return t -> t;
18    }
19}

测试用例：

1Function<Integer,String> function = a -> "== " + a;
2PrintUtil.printTest(function.apply(101));
3Function<String,Boolean> function1 = c -> c.length()>2;
4PrintUtil.printTest(function1.apply("1a"));
5
6PrintUtil.printTest(function.andThen(function1).apply(111));
7//andThen类似consumer，是前一个function执行后结果作为参数传新生成的function执行，结构：true
8
9Function<Integer,Integer> function2 = c -> c*c;
10//compose和andThen正好逻辑相反，传入的参数function先执行后范围结果作为参数传给新生成的function执行
11PrintUtil.printTest(function.compose(function2).apply(2));
12//先执行function2，返回结果作为参数再执行function，结果：== 4
13PrintUtil.printTest(function.compose(function2).andThen(function1).apply(2));
14//先执行function2，其次执行funciton，最后执行function1，结果：true
15PrintUtil.printTest(function2.compose(function2).apply(2));
16//先执行第二个function2，返回结果作为参数再执行第一个function2，结果：16
17//递归的实现又多了种办法
18
19Function<String,String> function3 = Function.identity();//static方法
20PrintUtil.printTest(function3.apply("hello"));
21//identity定义了一个只返回输入参数的function,结果：hello

confuse

Predicate，是一个条件判断接口，接收一个T参数范围boolean值，默认抽象方法test(t);and\or\negate分别对应逻辑与、或、非操作，isEqual。

1@FunctionalInterface
2public interface Predicate<T> {
3    boolean test(T t);
4    //逻辑与
5    default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
6        Objects.requireNonNull(other);
7        return (t) -> test(t) && other.test(t);
8    }
9    //获取该对象否定的Predicate，相当于逆转boolean
10    default Predicate<T> negate() {
11        return (t) -> !test(t);
12    }
13    //逻辑或
14    default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
15        Objects.requireNonNull(other);
16        return (t) -> test(t) || other.test(t);
17    }
18    //生成一个判断对象是否相等的Predicate
19    static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {
20        return (null == targetRef)
21                ? Objects::isNull
22                : object -> targetRef.equals(object);
23    }
24}

测试用例：

1Predicate<ICar> carHas4Wheel = a -> a.getWheelCount() > 3;
2ICar weilai = new WeiLaiCar(3);
3
4PrintUtil.printTest(carHas4Wheel.test(weilai));
5//false
6PrintUtil.printTest(carHas4Wheel.negate().test(weilai));
7//true
8PrintUtil.printTest(carHas4Wheel.and(b -> b.getWheelCount()>2).test(weilai));
9//false
10PrintUtil.printTest(carHas4Wheel.and(b -> b.getWheelCount()>2).test(new WeiLaiCar(4)));
11//true
12PrintUtil.printTest(carHas4Wheel.or(b -> b.getWheelCount()>2).test(new WeiLaiCar(3)));
13//true
14
15PrintUtil.printTest(Predicate.isEqual(weilai).test(weilai));
16//true
17PrintUtil.printTest(Predicate.isEqual(weilai).test(new WeiLaiCar(3)));
18//false

Supplier，是一个只有返回没有参数的接口，只有一个方法get。

1@FunctionalInterface
2public interface Supplier<T> {
3    /**
4     * Gets a result.
5     * @return a result
6     */
7    T get();
8}

测试用例：

1Supplier<Integer> supplier = () -> 1 ;
2PrintUtil.printTest(supplier.get());
3//1
4Supplier<ICar> carSupplier = () -> new WeiLaiCar(5) ;
5PrintUtil.printTest(carSupplier.get() + " : " + carSupplier.get().getWheelCount());
6//com.ts.util.optional.WeiLaiCar@32a1bec0 : 5

holdOn

Consumer<T> Predicate<T> Supplier<T> Function<T, R> BiFunction<T, U, V>，这里的T U R V并没有特别的定义只是一种约定，就像驼峰命名和泛型中K V E一样。

分享连接

除了介绍的几种函数式接口外，java8在这几个基础上封装了很多的延伸接口，如BiConsumer\ DoubleConsumer\ IntConsumer\ LongConsumer\ ObjIntConsumer等。平时写代码时注意积累，闲的时候多去看看API，慢慢的就掌握了。

Lambda和Functional的结合很大一点就是代码简洁了，看着非常的赏心悦目。JAVA一个纯面向对象的语言，在行级代码上一直是非常的简洁易于调试，而这两个新特性的出现让行级代码的复杂度急剧提升。

相关用例代码已托管Github：play-java-sample。

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作者：Owen Jia。
推荐关注他的博客：Owen Blog。