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java8-lambada表达式和函数式编程浅析

一：lambada表达式

说起java8的新特性，很多人第一反应都是lambada表达式和流式的API，那么到底什么是lambada表达式，为什么要引入lambada表达式，以及引入lambada表达式为

1. Definition: 什么是lambada表达式？

直白的先让大家有个第一印象，在java8之前，在创建一个线程的时候，我们可能这么写：

Runnable r = new Runnable() {
    @Override
  public void run() {
        System.out.println("Hello");
  }
};

这段代码使用了匿名类，Runnable 是一个接口，这里new 了一个类实现了 Runnable 接口，然后重写了 run方法，run方法没有参数，方法体也只有一行打印语句。

这段代码我们其实只关心中间打印的语句，其他都是多余的。

java8后，我们采用lambada表达式后，我们就可以简写为：

Runnable r = () -> System.out.println("Hello");

Lambda 表达式是一种匿名函数(对 Java 而言这并不完全正确，但现在姑且这么认为)，简单地说，它是没有声明的方法，也即没有访问修饰符、返回值声明和名字。

你可以将其想做一种速记，在你需要使用某个方法的地方写上它。当某个方法只使用一次，而且定义很简短，使用这种速记替代之尤其有效，这样，你就不必在类中费力写声明与方法了。

2. lambaba表达式的语法

lambda 表达式的语法格式如下：

(parameters) -> expression

或

(parameters) ->{ statements; }

一个 Lambda 表达式可以有零个或多个参数
参数的类型既可以明确声明，也可以根据上下文来推断。例如：(int a)与(a)效果相同
所有参数需包含在圆括号内，参数之间用逗号相隔。例如：(a, b) 或 (int a, int b) 或 (String a, int b, float c)
空圆括号代表参数集为空。例如：() -> 42
当只有一个参数，且其类型可推导时，圆括号（）可省略。例如：a -> return a*a
Lambda 表达式的主体可包含零条或多条语句
如果 Lambda 表达式的主体只有一条语句，花括号{}可省略。匿名函数的返回类型与该主体表达式一致
如果 Lambda 表达式的主体包含一条以上语句，则表达式必须包含在花括号{}中（形成代码块）。匿名函数的返回类型与代码块的返回类型一致，若没有返回则为空

以下是lambada表达式的一些例子：

(int a, int b) -> {  return a + b; }

() -> System.out.println("Hello World");

(String s) -> { System.out.println(s); }

() -> 42

() -> { return 3.1415 };

3. 为什么java 会需要lambada 表达式？

Java 是一流的面向对象语言，除了部分简单数据类型，Java 中的一切都是对象，即使数组也是一种对象，每个类创建的实例也是对象。

在 Java 中定义的函数或方法不可能完全独立，也不能将方法作为参数或返回一个方法给实例。

在Java的面向对象的世界里面，“抽象”是对数据的抽象，而“函数式编程”是对行为进行抽象，在现实世界中，数据和行为并存，程序也是如此。

所以java8中lambada表达式的出现也就弥补java在对行为进行抽象方面的缺失。

二：函数式接口

1、Definition: 什么是函数式接口？

函数式接口(Functional Interface)是Java 8对一类特殊类型的接口的称呼。这类接口只定义了唯一的抽象方法的接口（除了隐含的Object对象的公共方法），

因此最开始也就做SAM类型的接口（Single Abstract Method）。

首次看到这个概念的时候，有些迷茫。因为接口中的方法都是public abstract 的（即便省略掉这两个关键字也是ok的，接口中每一个方法也是隐式抽象的,接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract（只能是 public abstract，其他修饰符都会报错）），那么上面的定义就变成了：只有一个方法声明的接口就是函数式接口。

但是实际上在代码中看到的函数式接口有包含一个方法的，也有包含多个方法的，这就让我迷茫了。

例如下面的两个函数式接口：Runnable 和 Consummer:

Runnable:

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    /**
     * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * <code>run</code> method to be called in that separately executing
     * thread.
     * <p>
     * The general contract of the method <code>run</code> is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see     java.lang.Thread#run()
     */
    public abstract void run();
}

java.util.function.Consummer:

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {

    /**
     * Performs this operation on the given argument.
     *
     * @param t the input argument
     */
    void accept(T t);

    /**
     * Returns a composed {@code Consumer} that performs, in sequence, this
     * operation followed by the {@code after} operation. If performing either
     * operation throws an exception, it is relayed to the caller of the
     * composed operation.  If performing this operation throws an exception,
     * the {@code after} operation will not be performed.
     *
     * @param after the operation to perform after this operation
     * @return a composed {@code Consumer} that performs in sequence this
     * operation followed by the {@code after} operation
     * @throws NullPointerException if {@code after} is null
     */
    default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };
    }
}

最后才了解了原因在于：函数式接口中除了那个抽象方法外还可以包含静态方法和默认方法。

Java 8以前的规范中接口中不允许定义静态方法。静态方法只能在类中定义。 Java 8中可以定义静态方法。

一个或者多个静态方法不会影响SAM接口成为函数式接口。

Java 8中允许接口实现方法，而不是简单的声明，这些方法叫做默认方法，使用特殊的关键字default。

因为默认方法不是抽象方法，所以不影响我们判断一个接口是否是函数式接口。

参考链接: Java 8函数式接口functional interface的秘密

2、Brief introduction: 函数式接口简介

为什么会单单从接口中定义出此类接口呢？

原因是在Java Lambda的实现中，开发组不想再为Lambda表达式单独定义一种特殊的Structural函数类型，

称之为箭头类型（arrow type），依然想采用Java既有的类型系统(class, interface, method等)，原因是增加一个结构化的函数类型会增加函数类型的复杂性，

破坏既有的Java类型，并对成千上万的Java类库造成严重的影响。权衡利弊，因此最终还是利用SAM 接口作为 Lambda表达式的目标类型。

函数式接口代表的一种契约，一种对某个特定函数类型的契约。在它出现的地方，实际期望一个符合契约要求的函数。

Lambda表达式不能脱离上下文而存在，它必须要有一个明确的目标类型，而这个目标类型就是某个函数式接口。

换句话说：什么地方可以用lambada表达式呢？所有需要FI (Functional Interface)实例的地方，都可以使用lambada表达式。

Java 不会强制要求你使用@FunctionalInterface注解来标记你的接口是函数式接口，然而，作为API作者，

你可能倾向使用@FunctionalInterface指明特定的接口为函数式接口，这只是一个设计上的考虑，可以让用户很明显的知道一个接口是函数式接口。

3、Why: 为什么会有函数式接口?

说起函数式接口的起因就不得不提lambada表达式，说起lambada表达式的起因就不得不说函数式编程，函数式编程相比命令式编程有诸多的优点：（最突出的优点有2点：

引用透明-->函数的运行不依赖于外部的状态；没有副作用-->函数的运行不改变外部的状态），java8为了使用函数式编程的优点，从而就使用了lambada表达式，从而

就定义了一种规范和约束，这个规范和约束就是函数式接口。

关于函数式编程的一些基础概念会在下面将。（注意：函数式编程和函数式接口是不同的概念。函数式编程是一种编程范式，与之在同一个维度的有：命令式编程、逻辑式编程）

4、What: java8里面的函数式接口都有哪些？

JDK8 之前已经有的函数式接口

java.lang.Runnable
java.util.concurrent.callable
java.awt.event.ActionListener

这里就列举这几个，还有其他的暂时就不列举了。

JDK8 新定义的函数式接口

接口	参数	返回类型	描述
Predicate<T>	T	boolean	用于判别一个对象。比如求一个人是否为男性
Consumer<T>	T	void	用于接收一个对象进行处理但没有返回，比如接收一个人并打印他的名字
Function<T, R>	T	R	转换一个对象为不同类型的对象
Supplier<T>	None	T	提供一个对象
UnaryOperator<T>	T	T	接收对象并返回同类型的对象
BinaryOperator<T>	(T, T)	T	接收两个同类型的对象，并返回一个原类型对象