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函数式接口在Java中是指:有且仅有一个抽象方法的接口。
函数式接口,即适用于函数式编程场景的接口。而Java中的函数式编程体现就是Lambda,所以函数式接口就是可以适用于Lambda使用的接口。只有确保接口中有且仅有一个抽象方法,Java中的Lambda才能顺利地进行推导。
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可以被当做是匿名内部类的“语法糖”,但是二者在原理上是不同的。
只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可:
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修饰符 interface 接口名称 { public abstract 返回值类型 方法名称(可选参数信息); // 其他非抽象方法内容}
由于接口当中抽象方法的public abstract
是可以省略的,所以定义一个函数式接口很简单:
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public interface MyFunctionalInterface { void myMethod();}
与@Override
注解的作用类似,Java 8中专门为函数式接口引入了一个新的注解:@FunctionalInterface
。该注解可用于一个接口的定义上:
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@FunctionalInterfacepublic interface MyFunctionalInterface { void myMethod();}
一旦使用该注解来定义接口,编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法,否则将会报错。需要注意的是,即使不使用该注解,只要满足函数式接口的定义,这仍然是一个函数式接口,使用起来都一样。
对于刚刚定义好的MyFunctionalInterface
函数式接口,典型使用场景就是作为方法的参数:
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public class Demo09FunctionalInterface { // 使用自定义的函数式接口作为方法参数 private static void doSomething(MyFunctionalInterface inter) { inter.myMethod(); // 调用自定义的函数式接口方法 } public static void main(String[] args) { // 调用使用函数式接口的方法 doSomething(() -> System.out.println("Lambda执行啦!")); }}
在兼顾面向对象特性的基础上,Java语言通过Lambda表达式与方法引用等,为开发者打开了函数式编程的大门。下面我们做一个初探。
有些场景的代码执行后,结果不一定会被使用,从而造成性能浪费。而Lambda表达式是延迟执行的,这正好可以作为解决方案,提升性能。
注:日志可以帮助我们快速的定位问题,记录程序运行过程中的情况,以便项目的监控和优化。
一种典型的场景就是对参数进行有条件使用,例如对日志消息进行拼接后,在满足条件的情况下进行打印输出:
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public class Demo01Logger { private static void log(int level, String msg) { if (level == 1) { System.out.println(msg); } } public static void main(String[] args) { String msgA = "Hello"; String msgB = "World"; String msgC = "Java"; log(1, msgA + msgB + msgC); }}
这段代码存在问题:无论级别是否满足要求,作为log
方法的第二个参数,三个字符串一定会首先被拼接并传入方法内,然后才会进行级别判断。如果级别不符合要求,那么字符串的拼接操作就白做了,存在性能浪费。
备注:SLF4J是应用非常广泛的日志框架,它在记录日志时为了解决这种性能浪费的问题,并不推荐首先进行字符串的拼接,而是将字符串的若干部分作为可变参数传入方法中,仅在日志级别满足要求的情况下才会进行字符串拼接。例如:
LOGGER.debug("变量{}的取值为{}。", "os", "macOS")
,其中的大括号{}
为占位符。如果满足日志级别要求,则会将“os”和“macOS”两个字符串依次拼接到大括号的位置;否则不会进行字符串拼接。这也是一种可行解决方案,但Lambda可以做到更好。
使用Lambda必然需要一个函数式接口:
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@FunctionalInterfacepublic interface MessageBuilder { String buildMessage();}
然后对log
方法进行改造:
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public class Demo02LoggerLambda { private static void log(int level, MessageBuilder builder) { if (level == 1) { System.out.println(builder.buildMessage()); } } public static void main(String[] args) { String msgA = "Hello"; String msgB = "World"; String msgC = "Java"; log(1, () -> msgA + msgB + msgC ); }}
这样一来,只有当级别满足要求的时候,才会进行三个字符串的拼接;否则三个字符串将不会进行拼接。
下面的代码可以通过结果进行验证:
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public class Demo03LoggerDelay { private static void log(int level, MessageBuilder builder) { if (level == 1) { System.out.println(builder.buildMessage()); } } public static void main(String[] args) { String msgA = "Hello"; String msgB = "World"; String msgC = "Java"; log(2, () -> { System.out.println("Lambda执行!"); return msgA + msgB + msgC; }); }}
从结果中可以看出,在不符合级别要求的情况下,Lambda将不会执行。从而达到节省性能的效果。
扩展:实际上使用内部类也可以达到同样的效果,只是将代码操作延迟到了另外一个对象当中通过调用方法来完成。而是否调用其所在方法是在条件判断之后才执行的。
如果抛开实现原理不说,Java中的Lambda表达式可以被当作是匿名内部类的替代品。如果方法的参数是一个函数式接口类型,那么就可以使用Lambda表达式进行替代。使用Lambda表达式作为方法参数,其实就是使用函数式接口作为方法参数。
例如java.lang.Runnable
接口就是一个函数式接口,假设有一个startThread
方法使用该接口作为参数,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。
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public class Demo04Runnable { private static void startThread(Runnable task) { new Thread(task).start(); } public static void main(String[] args) { startThread(() -> System.out.println("线程任务执行!")); }}
类似地,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,就可以调该方法获取。
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import java.util.Arrays;import java.util.Comparator;public class Demo06Comparator { private static ComparatornewComparator() { return (a, b) -> b.length() - a.length(); } public static void main(String[] args) { String[] array = { "abc", "ab", "abcd" }; System.out.println(Arrays.toString(array)); Arrays.sort(array, newComparator()); System.out.println(Arrays.toString(array)); }}
其中直接return一个Lambda表达式即可。
JDK提供了大量常用的函数式接口以丰富Lambda的典型使用场景,它们主要在java.util.function
包中被提供。下面是最简单的几个接口及使用示例。
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。由于这是一个函数式接口,这也就意味着对应的Lambda表达式需要“对外提供”一个符合泛型类型的对象数据。
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import java.util.function.Supplier;public class Demo08Supplier { private static String getString(Supplierfunction) { return function.get(); } public static void main(String[] args) { String msgA = "Hello"; String msgB = "World"; System.out.println(getString(() -> msgA + msgB)); }}
使用Supplier
接口作为方法参数类型,通过Lambda表达式求出int数组中的最大值。提示:接口的泛型请使用java.lang.Integer
类。
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public class Demo02Test { //定一个方法,方法的参数传递Supplier,泛型使用Integer public static int getMax(Suppliersup){ return sup.get(); } public static void main(String[] args) { int arr[] = {2,3,4,52,333,23}; //调用getMax方法,参数传递Lambda int maxNum = getMax(()->{ //计算数组的最大值 int max = arr[0]; for(int i : arr){ if(i>max){ max = i; } } return max; }); System.out.println(maxNum); }}
java.util.function.Consumer<T>
接口则正好与Supplier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。
Consumer
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。基本使用如:
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import java.util.function.Consumer;public class Demo09Consumer { private static void consumeString(Consumerfunction) { function.accept("Hello"); } public static void main(String[] args) { consumeString(s -> System.out.println(s)); }}
当然,更好的写法是使用方法引用。
如果一个方法的参数和返回值全都是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。而这个方法就是Consumer
接口中的default方法andThen
。下面是JDK的源代码:
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default ConsumerandThen(Consumer 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。
要想实现组合,需要两个或多个Lambda表达式即可,而andThen
的语义正是“一步接一步”操作。例如两个步骤组合的情况:
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import java.util.function.Consumer;public class Demo10ConsumerAndThen { private static void consumeString(Consumerone, Consumer two) { one.andThen(two).accept("Hello"); } public static void main(String[] args) { consumeString( s -> System.out.println(s.toUpperCase()), s -> System.out.println(s.toLowerCase())); }}
运行结果将会首先打印完全大写的HELLO,然后打印完全小写的hello。当然,通过链式写法可以实现更多步骤的组合。
下面的字符串数组当中存有多条信息,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Lambda实例,将打印性别的动作作为第二个Consumer
接口的Lambda实例,将两个Consumer
接口按照顺序“拼接”到一起。
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public static void main(String[] args) { String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" };}
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import java.util.function.Consumer;public class DemoConsumer { public static void main(String[] args) { String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" }; printInfo(s -> System.out.print("姓名:" + s.split(",")[0]), s -> System.out.println("。性别:" + s.split(",")[1] + "。"), array); } private static void printInfo(Consumerone, Consumer two, String[] array) { for (String info : array) { one.andThen(two).accept(info); // 姓名:迪丽热巴。性别:女。 } }}
有时候我们需要对某种类型的数据进行判断,从而得到一个boolean值结果。这时可以使用java.util.function.Predicate<T>
接口。
Predicate
接口中包含一个抽象方法:boolean test(T t)
。用于条件判断的场景:
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import java.util.function.Predicate;public class Demo15PredicateTest { private static void method(Predicatepredicate) { boolean veryLong = predicate.test("HelloWorld"); System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong); } public static void main(String[] args) { method(s -> s.length() > 5); }}
条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑,此处为只要字符串长度大于5则认为很长。
既然是条件判断,就会存在与、或、非三种常见的逻辑关系。其中将两个Predicate
条件使用“与”逻辑连接起来实现“并且”的效果时,可以使用default方法and
。其JDK源码为:
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default Predicateand(Predicate other) { Objects.requireNonNull(other); return (t) -> test(t) && other.test(t);}
如果要判断一个字符串既要包含大写“H”,又要包含大写“W”,那么:
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import java.util.function.Predicate;public class Demo16PredicateAnd { private static void method(Predicateone, Predicate two) { boolean isValid = one.and(two).test("Helloworld"); System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid); } public static void main(String[] args) { method(s -> s.contains("H"), s -> s.contains("W")); }}
与and
的“与”类似,默认方法or
实现逻辑关系中的“或”。JDK源码为:
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default Predicateor(Predicate other) { Objects.requireNonNull(other); return (t) -> test(t) || other.test(t);}
如果希望实现逻辑“字符串包含大写H或者包含大写W”,那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可,其他都不变:
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import java.util.function.Predicate;public class Demo16PredicateAnd { private static void method(Predicateone, Predicate two) { boolean isValid = one.or(two).test("Helloworld"); System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid); } public static void main(String[] args) { method(s -> s.contains("H"), s -> s.contains("W")); }}
“与”、“或”已经了解了,剩下的“非”(取反)也会简单。默认方法negate
的JDK源代码为:
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default Predicatenegate() { return (t) -> !test(t);}
从实现中很容易看出,它是执行了test方法之后,对结果boolean值进行“!”取反而已。一定要在test
方法调用之前调用negate
方法,正如and
和or
方法一样:
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import java.util.function.Predicate;public class Demo17PredicateNegate { private static void method(Predicatepredicate) { boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWorld"); System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong); } public static void main(String[] args) { method(s -> s.length() < 5); }}
数组当中有多条“姓名+性别”的信息如下,请通过Predicate接口的拼装将符合要求的字符串筛选到集合ArrayList中,需要同时满足两个条件:
姓名为4个字。
public class DemoPredicate {
public static void main(String[] args) { String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" }; } }复制代码
import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.function.Predicate;public class DemoPredicate { public static void main(String[] args) { String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" }; Listlist = filter(array, s -> "女".equals(s.split(",")[1]), s -> s.split(",")[0].length() == 4); System.out.println(list); } private static List filter(String[] array, Predicate one, Predicate two) { List list = new ArrayList<>(); for (String info : array) { if (one.and(two).test(info)) { list.add(info); } } return list; }}
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。
使用的场景例如:将String
类型转换为Integer
类型。
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import java.util.function.Function;public class Demo11FunctionApply { private static void method(Functionfunction) { int num = function.apply("10"); System.out.println(num + 20); } public static void main(String[] args) { method(s -> Integer.parseInt(s)); }}
当然,最好是通过方法引用的写法。
Function
接口中有一个默认的andThen
方法,用来进行组合操作。JDK源代码如:
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defaultFunction andThen(Function after) { Objects.requireNonNull(after); return (T t) -> after.apply(apply(t));}
该方法同样用于“先做什么,再做什么”的场景,和Consumer
中的andThen
差不多:
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import java.util.function.Function;public class Demo12FunctionAndThen { private static void method(Functionone, Function two) { int num = one.andThen(two).apply("10"); System.out.println(num + 20); } public static void main(String[] args) { method(str->Integer.parseInt(str)+10, i -> i *= 10); }}
第一个操作是将字符串解析成为int数字,第二个操作是乘以10。两个操作通过andThen按照前后顺序组合到了一起。
请注意,Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。
请使用Function进行函数模型的拼接,按照顺序需要执行的多个函数操作为:
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String str = "赵丽颖,20";
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import java.util.function.Function;public class DemoFunction { public static void main(String[] args) { String str = "赵丽颖,20"; int age = getAgeNum(str, s -> s.split(",")[1], s ->Integer.parseInt(s), n -> n += 100); System.out.println(age); } private static int getAgeNum(String str, Functionone, Function two, Function three) { return one.andThen(two).andThen(three).apply(str); }}
说到Stream便容易想到I/O Stream,而实际上,谁规定“流”就一定是“IO流”呢?在Java 8中,得益于Lambda所带来的函数式编程,引入了一个全新的Stream概念,用于解决已有集合类库既有的弊端。
几乎所有的集合(如Collection
接口或Map
接口等)都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元素进行操作的时候,除了必需的添加、删除、获取外,最典型的就是集合遍历。例如:
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import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class Demo01ForEach { public static void main(String[] args) { Listlist = new ArrayList<>(); list.add("张无忌"); list.add("周芷若"); list.add("赵敏"); list.add("张强"); list.add("张三丰"); for (String name : list) { System.out.println(name); } } }
这是一段非常简单的集合遍历操作:对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。
Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么(What),而不是怎么做(How),这点此前已经结合内部类进行了对比说明。现在,我们仔细体会一下上例代码,可以发现:
为什么使用循环?因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗?遍历是指每一个元素逐一进行处理,而并不是从第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的,后者是方式。
试想一下,如果希望对集合中的元素进行筛选过滤:
那怎么办?在Java 8之前的做法可能为:
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import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class Demo02NormalFilter { public static void main(String[] args) { Listlist = new ArrayList<>(); list.add("张无忌"); list.add("周芷若"); list.add("赵敏"); list.add("张强"); list.add("张三丰"); List zhangList = new ArrayList<>(); for (String name : list) { if (name.startsWith("张")) { zhangList.add(name); } } List shortList = new ArrayList<>(); for (String name : zhangList) { if (name.length() == 3) { shortList.add(name); } } for (String name : shortList) { System.out.println(name); } }}
这段代码中含有三个循环,每一个作用不同:
每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候,总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么?不是。循环是做事情的方式,而不是目的。另一方面,使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历,只能再使用另一个循环从头开始。
下面来看一下借助Java 8的Stream API,什么才叫优雅:
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import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class Demo03StreamFilter { public static void main(String[] args) { Listlist = new ArrayList<>(); list.add("张无忌"); list.add("周芷若"); list.add("赵敏"); list.add("张强"); list.add("张三丰"); list.stream() .filter(s -> s.startsWith("张")) .filter(s -> s.length() == 3) .forEach(System.out::println); }}
直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义:获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。代码中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历,我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。
注意:请暂时忘记对传统IO流的固有印象!
整体来看,流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。
当需要对多个元素进行操作(特别是多步操作)的时候,考虑到性能及便利性,我们应该首先拼好一个“模型”步骤方案,然后再按照方案去执行它。
这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作,这是一种集合元素的处理方案,而方案就是一种“函数模型”。图中的每一个方框都是一个“流”,调用指定的方法,可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字3是最终结果。
这里的filter
、map
、skip
都是在对函数模型进行操作,集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法count
执行的时候,整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于Lambda的延迟执行特性。
备注:“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型,它并不是集合,也不是数据结构,其本身并不存储任何元素(或其地址值)。
Stream(流)是一个来自数据源的元素队列
和以前的Collection操作不同, Stream操作还有两个基础的特征:
当使用一个流的时候,通常包括三个基本步骤:获取一个数据源(source)→ 数据转换→执行操作获取想要的结果,每次转换原有 Stream 对象不改变,返回一个新的 Stream 对象(可以有多次转换),这就允许对其操作可以像链条一样排列,变成一个管道。
java.util.stream.Stream<T>
是Java 8新加入的最常用的流接口。(这并不是一个函数式接口。)
获取一个流非常简单,有以下几种常用的方式:
Collection
集合都可以通过stream
默认方法获取流;Stream
接口的静态方法of
可以获取数组对应的流。首先,java.util.Collection
接口中加入了default方法stream
用来获取流,所以其所有实现类均可获取流。
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import java.util.*;import java.util.stream.Stream;public class Demo04GetStream { public static void main(String[] args) { Listlist = new ArrayList<>(); // ... Stream stream1 = list.stream(); Set set = new HashSet<>(); // ... Stream stream2 = set.stream(); Vector vector = new Vector<>(); // ... Stream stream3 = vector.stream(); }}
java.util.Map
接口不是Collection
的子接口,且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征,所以获取对应的流需要分key、value或entry等情况:
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import java.util.HashMap;import java.util.Map;import java.util.stream.Stream;public class Demo05GetStream { public static void main(String[] args) { Mapmap = new HashMap<>(); // ... Stream keyStream = map.keySet().stream(); Stream valueStream = map.values().stream(); Stream > entryStream = map.entrySet().stream(); }}
如果使用的不是集合或映射而是数组,由于数组对象不可能添加默认方法,所以Stream
接口中提供了静态方法of
,使用很简单:
复制代码
import java.util.stream.Stream;public class Demo06GetStream { public static void main(String[] args) { String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" }; Streamstream = Stream.of(array); }}
备注:
of
方法的参数其实是一个可变参数,所以支持数组。
流模型的操作很丰富,这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种:
延迟方法:返回值类型仍然是Stream
接口自身类型的方法,因此支持链式调用。(除了终结方法外,其余方法均为延迟方法。)
终结方法:返回值类型不再是Stream
接口自身类型的方法,因此不再支持类似StringBuilder
那样的链式调用。本小节中,终结方法包括count
和forEach
方法。
备注:本小节之外的更多方法,请自行参考API文档。
虽然方法名字叫forEach
,但是与for循环中的“for-each”昵称不同。
复制代码
void forEach(Consumer action);
该方法接收一个Consumer
接口函数,会将每一个流元素交给该函数进行处理。
复制代码
java.util.function.Consumer接口是一个消费型接口。Consumer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。
复制代码
import java.util.stream.Stream;public class Demo12StreamForEach { public static void main(String[] args) { Streamstream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); stream.forEach(name-> System.out.println(name)); }}
可以通过filter
方法将一个流转换成另一个子集流。方法签名:
复制代码
Streamfilter(Predicate predicate);
该接口接收一个Predicate
函数式接口参数(可以是一个Lambda或方法引用)作为筛选条件。
在上面我们已经学习过java.util.stream.Predicate
函数式接口,其中唯一的抽象方法为:
复制代码
boolean test(T t);
该方法将会产生一个boolean值结果,代表指定的条件是否满足。如果结果为true,那么Stream流的filter
方法将会留用元素;如果结果为false,那么filter
方法将会舍弃元素。
Stream流中的filter
方法基本使用的代码如:
复制代码
import java.util.stream.Stream;public class Demo07StreamFilter { public static void main(String[] args) { Streamoriginal = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); Stream result = original.filter(s -> s.startsWith("张")); }}
在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件:必须姓张。
如果需要将流中的元素映射到另一个流中,可以使用map
方法。方法签名:
复制代码
Stream map(Function mapper);
该接口需要一个Function
函数式接口参数,可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型的流。
在上面我们已经学习过java.util.stream.Function函数式接口,其中唯一的抽象方法为:
复制代码
R apply(T t);
这可以将一种T类型转换成为R类型,而这种转换的动作,就称为“映射”。
Stream流中的map
方法基本使用的代码如:
复制代码
import java.util.stream.Stream;public class Demo08StreamMap { public static void main(String[] args) { Streamoriginal = Stream.of("10", "12", "18"); Stream result = original.map(str->Integer.parseInt(str)); }}
这段代码中,map
方法的参数通过方法引用,将字符串类型转换成为了int类型(并自动装箱为Integer
类对象)。
正如旧集合Collection
当中的size
方法一样,流提供count
方法来数一数其中的元素个数:
复制代码
long count();
该方法返回一个long值代表元素个数(不再像旧集合那样是int值)。基本使用:
复制代码
import java.util.stream.Stream;public class Demo09StreamCount { public static void main(String[] args) { Streamoriginal = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); Stream result = original.filter(s -> s.startsWith("张")); System.out.println(result.count()); // 2 }}
limit
方法可以对流进行截取,只取用前n个。方法签名:
复制代码
Streamlimit(long maxSize);
参数是一个long型,如果集合当前长度大于参数则进行截取;否则不进行操作。基本使用:
复制代码
import java.util.stream.Stream;public class Demo10StreamLimit { public static void main(String[] args) { Streamoriginal = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); Stream result = original.limit(2); System.out.println(result.count()); // 2 }}
如果希望跳过前几个元素,可以使用skip
方法获取一个截取之后的新流:
复制代码
Streamskip(long n);
如果流的当前长度大于n,则跳过前n个;否则将会得到一个长度为0的空流。基本使用:
复制代码
import java.util.stream.Stream;public class Demo11StreamSkip { public static void main(String[] args) { Streamoriginal = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); Stream result = original.skip(2); System.out.println(result.count()); // 1 }}
如果有两个流,希望合并成为一个流,那么可以使用Stream
接口的静态方法concat
:
复制代码
staticStream concat(Stream a, Stream b)
备注:这是一个静态方法,与
java.lang.String
当中的concat
方法是不同的。
该方法的基本使用代码如:
复制代码
import java.util.stream.Stream;public class Demo12StreamConcat { public static void main(String[] args) { StreamstreamA = Stream.of("张无忌"); Stream streamB = Stream.of("张翠山"); Stream result = Stream.concat(streamA, streamB); }}
现在有两个ArrayList
集合存储队伍当中的多个成员姓名,要求使用传统的for循环(或增强for循环)依次进行以下若干操作步骤:
两个队伍(集合)的代码如下:
复制代码
import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class DemoArrayListNames { public static void main(String[] args) { //第一支队伍 ArrayListone = new ArrayList<>(); one.add("迪丽热巴"); one.add("宋远桥"); one.add("苏星河"); one.add("石破天"); one.add("石中玉"); one.add("老子"); one.add("庄子"); one.add("洪七公"); //第二支队伍 ArrayList two = new ArrayList<>(); two.add("古力娜扎"); two.add("张无忌"); two.add("赵丽颖"); two.add("张三丰"); two.add("尼古拉斯赵四"); two.add("张天爱"); two.add("张二狗"); // .... }}
而Person
类的代码为:
复制代码
public class Person { private String name; public Person() {} public Person(String name) { this.name = name; } @Override public String toString() { return "Person{name='" + name + "'}"; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; }}
既然使用传统的for循环写法,那么:
复制代码
public class DemoArrayListNames { public static void main(String[] args) { Listone = new ArrayList<>(); // ... List two = new ArrayList<>(); // ... // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名; List oneA = new ArrayList<>(); for (String name : one) { if (name.length() == 3) { oneA.add(name); } } // 第一个队伍筛选之后只要前3个人; List oneB = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < 3; i++) { oneB.add(oneA.get(i)); } // 第二个队伍只要姓张的成员姓名; List twoA = new ArrayList<>(); for (String name : two) { if (name.startsWith("张")) { twoA.add(name); } } // 第二个队伍筛选之后不要前2个人; List twoB = new ArrayList<>(); for (int i = 2; i < twoA.size(); i++) { twoB.add(twoA.get(i)); } // 将两个队伍合并为一个队伍; List totalNames = new ArrayList<>(); totalNames.addAll(oneB); totalNames.addAll(twoB); // 根据姓名创建Person对象; List totalPersonList = new ArrayList<>(); for (String name : totalNames) { totalPersonList.add(new Person(name)); } // 打印整个队伍的Person对象信息。 for (Person person : totalPersonList) { System.out.println(person); } }}
运行结果为:
复制代码
Person{name='宋远桥'}Person{name='苏星河'}Person{name='石破天'}Person{name='张天爱'}Person{name='张二狗'}
将上一题当中的传统for循环写法更换为Stream流式处理方式。两个集合的初始内容不变,Person类的定义也不变。
等效的Stream流式处理代码为:
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import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.stream.Stream;public class DemoStreamNames { public static void main(String[] args) { Listone = new ArrayList<>(); // ... List two = new ArrayList<>(); // ... // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名; // 第一个队伍筛选之后只要前3个人; Stream streamOne = one.stream().filter(s -> s.length() == 3).limit(3); // 第二个队伍只要姓张的成员姓名; // 第二个队伍筛选之后不要前2个人; Stream streamTwo = two.stream().filter(s -> s.startsWith("张")).skip(2); // 将两个队伍合并为一个队伍; // 根据姓名创建Person对象; // 打印整个队伍的Person对象信息。 Stream.concat(streamOne, streamTwo).map(Person::new).forEach(System.out::println); }}
运行效果完全一样:
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Person{name='宋远桥'}Person{name='苏星河'}Person{name='石破天'}Person{name='张天爱'}Person{name='张二狗'}
双冒号(::)运算符在Java 8中被用作方法引用(method reference),方法引用是与lambda表达式相关的一个重要特性。它提供了一种不执行方法的方法。在下面详细介绍。
在使用Lambda表达式的时候,我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案:拿什么参数做什么操作。那么考虑一种情况:如果我们在Lambda中所指定的操作方案,已经有地方存在相同方案,那是否还有必要再写重复逻辑?
来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式:
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@FunctionalInterfacepublic interface Printable { void print(String str);}
在Printable
接口当中唯一的抽象方法print
接收一个字符串参数,目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda来使用它的代码很简单:
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public class Demo01PrintSimple { private static void printString(Printable data) { data.print("Hello, World!"); } public static void main(String[] args) { printString(s -> System.out.println(s)); }}
其中printString
方法只管调用Printable
接口的print
方法,而并不管print
方法的具体实现逻辑会将字符串打印到什么地方去。而main
方法通过Lambda表达式指定了函数式接口Printable
的具体操作方案为:拿到String(类型可推导,所以可省略)数据后,在控制台中输出它。
这段代码的问题在于,对字符串进行控制台打印输出的操作方案,明明已经有了现成的实现,那就是System.out
对象中的println(String)
方法。既然Lambda希望做的事情就是调用println(String)
方法,那何必自己手动调用呢?
能否省去Lambda的语法格式(尽管它已经相当简洁)呢?只要“引用”过去就好了:
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public class Demo02PrintRef { private static void printString(Printable data) { data.print("Hello, World!"); } public static void main(String[] args) { printString(System.out::println); }}
其中的双冒号::
写法,这被称为“方法引用”,而双冒号是一种新的语法。
双冒号::
为引用运算符,而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中,那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。
例如上例中,System.out
对象中有一个重载的println(String)
方法恰好就是我们所需要的。那么对于printString
方法的函数式接口参数,对比下面两种写法,完全等效:
s -> System.out.println(s)
System.out::println
第一种语义是指:拿到参数之后经Lambda之手,继而传递给System.out.println
方法去处理。
第二种等效写法的语义是指:直接让System.out
中的println
方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一样,而第二种方法引用的写法复用了已有方案,更加简洁。
注:Lambda 中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常
如果使用Lambda,那么根据“可推导就是可省略”的原则,无需指定参数类型,也无需指定的重载形式——它们都将被自动推导。而如果使用方法引用,也是同样可以根据上下文进行推导。
函数式接口是Lambda的基础,而方法引用是Lambda的孪生兄弟。
下面这段代码将会调用println
方法的不同重载形式,将函数式接口改为int类型的参数:
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@FunctionalInterfacepublic interface PrintableInteger { void print(int str);}
由于上下文变了之后可以自动推导出唯一对应的匹配重载,所以方法引用没有任何变化:
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public class Demo03PrintOverload { private static void printInteger(PrintableInteger data) { data.print(1024); } public static void main(String[] args) { printInteger(System.out::println); }}
这次方法引用将会自动匹配到println(int)
的重载形式。
这是最常见的一种用法,与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法:
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public class MethodRefObject { public void printUpperCase(String str) { System.out.println(str.toUpperCase()); }}
函数式接口仍然定义为:
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@FunctionalInterfacepublic interface Printable { void print(String str);}
那么当需要使用这个printUpperCase
成员方法来替代Printable
接口的Lambda的时候,已经具有了MethodRefObject
类的对象实例,则可以通过对象名引用成员方法,代码为:
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public class Demo04MethodRef { private static void printString(Printable lambda) { lambda.print("Hello"); } public static void main(String[] args) { MethodRefObject obj = new MethodRefObject(); printString(obj::printUpperCase); }}
由于在java.lang.Math
类中已经存在了静态方法abs
,所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时,有两种写法。首先是函数式接口:
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@FunctionalInterfacepublic interface Calcable { int calc(int num);}
第一种写法是使用Lambda表达式:
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public class Demo05Lambda { private static void method(int num, Calcable lambda) { System.out.println(lambda.calc(num)); } public static void main(String[] args) { method(-10, n -> Math.abs(n)); }}
但是使用方法引用的更好写法是:
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public class Demo06MethodRef { private static void method(int num, Calcable lambda) { System.out.println(lambda.calc(num)); } public static void main(String[] args) { method(-10, Math::abs); }}
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
n -> Math.abs(n)
Math::abs
如果存在继承关系,当Lambda中需要出现super调用时,也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口:
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@FunctionalInterfacepublic interface Greetable { void greet();}
然后是父类Human
的内容:
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public class Human { public void sayHello() { System.out.println("Hello!"); }}
最后是子类Man
的内容,其中使用了Lambda的写法:
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public class Man extends Human { @Override public void sayHello() { System.out.println("大家好,我是Man!"); } //定义方法method,参数传递Greetable接口 public void method(Greetable g){ g.greet(); } public void show(){ //调用method方法,使用Lambda表达式 method(()->{ //创建Human对象,调用sayHello方法 new Human().sayHello(); }); //简化Lambda method(()->new Human().sayHello()); //使用super关键字代替父类对象 method(()->super.sayHello()); }}
但是如果使用方法引用来调用父类中的sayHello
方法会更好,例如另一个子类Woman
:
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public class Man extends Human { @Override public void sayHello() { System.out.println("大家好,我是Man!"); } //定义方法method,参数传递Greetable接口 public void method(Greetable g){ g.greet(); } public void show(){ method(super::sayHello); }}
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
() -> super.sayHello()
super::sayHello
this代表当前对象,如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法,那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方法引用。首先是简单的函数式接口:
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@FunctionalInterfacepublic interface Richable { void buy();}
下面是一个丈夫Husband
类:
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public class Husband { private void marry(Richable lambda) { lambda.buy(); } public void beHappy() { marry(() -> System.out.println("买套房子")); }}
开心方法beHappy
调用了结婚方法marry
,后者的参数为函数式接口Richable
,所以需要一个Lambda表达式。但是如果这个Lambda表达式的内容已经在本类当中存在了,则可以对Husband
丈夫类进行修改:
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public class Husband { private void buyHouse() { System.out.println("买套房子"); } private void marry(Richable lambda) { lambda.buy(); } public void beHappy() { marry(() -> this.buyHouse()); }}
如果希望取消掉Lambda表达式,用方法引用进行替换,则更好的写法为:
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public class Husband { private void buyHouse() { System.out.println("买套房子"); } private void marry(Richable lambda) { lambda.buy(); } public void beHappy() { marry(this::buyHouse); }}
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
() -> this.buyHouse()
this::buyHouse
由于构造器的名称与类名完全一样,并不固定。所以构造器引用使用类名称::new
的格式表示。首先是一个简单的Person
类:
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public class Person { private String name; public Person(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; }}
然后是用来创建Person
对象的函数式接口:
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public interface PersonBuilder { Person buildPerson(String name);}
要使用这个函数式接口,可以通过Lambda表达式:
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public class Demo09Lambda { public static void printName(String name, PersonBuilder builder) { System.out.println(builder.buildPerson(name).getName()); } public static void main(String[] args) { printName("赵丽颖", name -> new Person(name)); }}
但是通过构造器引用,有更好的写法:
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public class Demo10ConstructorRef { public static void printName(String name, PersonBuilder builder) { System.out.println(builder.buildPerson(name).getName()); } public static void main(String[] args) { printName("赵丽颖", Person::new); }}
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
name -> new Person(name)
Person::new
数组也是Object
的子类对象,所以同样具有构造器,只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时,需要一个函数式接口:
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@FunctionalInterfacepublic interface ArrayBuilder { int[] buildArray(int length);}
在应用该接口的时候,可以通过Lambda表达式:
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public class Demo11ArrayInitRef { private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) { return builder.buildArray(length); } public static void main(String[] args) { int[] array = initArray(10, length -> new int[length]); }}
但是更好的写法是使用数组的构造器引用:
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public class Demo12ArrayInitRef { private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) { return builder.buildArray(length); } public static void main(String[] args) { int[] array = initArray(10, int[]::new); }}
在这个例子中,下面两种写法是等效的:
length -> new int[length]
int[]::new
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