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java之函数式接口解读

java函数式接口 java接口函数式接口 2023-03-01 12:03:28 265人浏览安东尼

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摘要

目录一、函数式接口@FunctionalInterface注解性能浪费的日志案例使用Lambda优化日志案例使用Lambda作为参数和返回值二、常用函数式接口Supplier接口Co

一、函数式接口

概念

函数式接口在Java中是指：有且仅有一个抽象方法的接口。当然接口中可以包含其他的方法（默认，静态，私有）

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。

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 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

}

@FunctionalInterface注解

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：

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。

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者抽象方法的个数多于一个）
函数式接口的使用：一般作为方法的参数和返回值类型

当参数是一个接口时，我们可以采用下面三种方法来进行操作

性能浪费的日志案例

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：

发现以下代码存在的一些性能浪费的问题：

调用showLog方法,传递的第二个参数是一个拼接后的字符串，先把字符串拼接好,然后在调用showlog方法，showLog方法中如果传递的日志等级不是1级，那么就不会是如此拼接后的字符串，所以感觉字符串就白拼接了,存在了浪费.

使用Lambda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必然需要一个函数式接口：

然后对 log 方法进行改造：

@FunctionalInterface 

public interface MessageBuilder { 

String buildMessage(); 

}

对 log 方法进行改造：

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。

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MessageBuilder中的方法builderMessage，才会进行字符串的拼接。如果条件不满足,日志的等级不是1级
那么MessageBuilder接口中的方法builderMessage也不会执行
所以拼接字符串的代码也不会执行
所以不会存在性能的浪费

使用Lambda作为参数和返回值

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。

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！"));
    } 
}

Lambda表达式作为参数传递

使用前提：方法的参数必须时函数式接口（是接口且接口中有且只有一个抽象方法）

Lambda表达式作为返回值

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。

package com.itheima.demo01.Lambda;

import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;

public class Demo01 {
    //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(){
        //方法的返回值类型是一个接口，那么我们可以返回这个接口的匿名内部类
       
       
       //使用lambda表达式进行优化
        return ( o1,  o2)-> o2.length()-o1.length();
    }
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr={"aaaa","nnnnnnn","oooooooo"};
        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));



    }
}

二、常用函数式接口

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。

Supplier接口

java.util.function.Supplier 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。

Supplier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方法就会生产什么类型的数据

练习：求数组元素最大值

题目

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。

package com.itheima.demo01.Lambda;

import java.util.function.Supplier;

public class Demo02Test {
    //定义一个方法，方法的参数传递Supplier，泛型使用Integer
    public static Integer  getMax(Supplier<Integer> sup){
        return sup.get();
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr={12,9,8,3,30};
        //调用getMax方法，方法的参数Supplier是一个函数式接口，所以可以传递Lambda表达式
        int maxValue=getMax(()->{
            int max=arr[0];
            for (int i = 0; i <arr.length ; i++) {
                if (max<arr[i]){
                    max=arr[i];
                }
            }
            return max;

        });
        System.out.println(maxValue);


    }
}

Consumer接口

java.util.function.Consumer 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（至于具体怎么消费(使用), 需要自定义(输出，计算…）其数据类型由泛型决定。

抽象方法：accept

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：

package com.itheima.demo01.Lambda;

import java.util.function.Consumer;

public class Demo03Consumer {
    
    public static void method(String name,Consumer<String> con){
        con.accept(name);
    }

    public static void main(String[] args) {
     //调用method方法，传递字符串姓名，方法的另一个参数是Consumer接口,是一个函数式接口,所以可以传递Lombda表达式
        method("不放弃",(String name)->{
            //1.最简单的消费，直接输出
            System.out.println(name);
            //2.消费方式：把字符串进行翻转输出
            
            //StringBuffer里面有个字符反转的方法
            String s=new StringBuffer(name).reverse().toString();
            System.out.println(s);
        });
    }
}

默认方法：andThen

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 。

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：

package com.itheima.demo01.Lambda;

import java.util.function.Consumer;

public class Demo04 {
    ///定义一个方法，方法的参数传递一个字符串和两个Consumer接口, Consumer接口的泛型使用字符串
    public static void method(String s, Consumer<String> con1,Consumer<String> con2){
       // con1.accept(s);
        //con2.accept(s);
        con1.andThen(con2).accept(s);//con1连接con2，先执行con1消费数据，再执行con2消费数据
    }

    public static void main(String[] args) {
        method("BeiJing",
                (s)->{
                //消费方式：将字符串变成小写
                    System.out.println(s.toLowerCase());
                },
                (s)->{
                 //消费方式：将字符串变成大写
                    System.out.println(s.toUpperCase());

                }
                );
    }

}

练习：格式化打印信息

题目

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。

public static void main(String[] args) { 

String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" }; 

}

代码演示：

package com.itheima.demo01.Lambda;

import java.util.function.Consumer;

public class Demo05Test {
    public static void method(String[] arr, Consumer<String> con1,Consumer<String> con2){
        //遍历字符串数组
        for (String s : arr) {
            //使用andThen方法连接连个Consume接口，消费字符串
            con1.andThen(con2).accept(s);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        String[] arr={"迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男"};
        method(arr,
                (t)->{
                    //将字符串数据进行切割
                    String name = t.split(",")[0];
                    //消费一：打印出姓名：XXX
                    System.out.print("姓名："+name);
                },
                (t)->{
                    //将字符串数据进行切割
                    String age = t.split(",")[1];
                    //消费二：打印出性别：XXX
                    System.out.println(","+"年龄："+age+"。");


                });
    }
}

Predicate接口

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 接口。

抽象方法：test

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：

import java.util.function.Predicate; 
public class Demo15PredicateTest { 
    private static void method(Predicate<String> predicate) { 
        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，只要字符串长度大于5则认为很长。

默认方法：and

相当于&&

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 。

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：

import java.util.function.Predicate; 
public class Demo16PredicateAnd { 
    private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> 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")); 
    }
}

默认方法：or

与 and 的“与”类似，默认方法 or 实现逻辑关系中的“或”。

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：

import java.util.function.Predicate; 
public class Demo16PredicateAnd { 
    private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> 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"));
    }
}

默认方法：negate

“与”、“或”已经了解了，剩下的“非”（取反）也会简单。

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：

import java.util.function.Predicate; 
public class Demo17PredicateNegate { 
    private static void method(Predicate<String> predicate) { 
        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);
    }
}

练习：集合信息筛选

题目

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：

必须为女生；
姓名为4个字

代码演示：

package com.itheima.demo01.Lambda;

import java.util.ArrayList;
import java.util.function.Predicate;

public class Demo06Test {
    public static void main(String[] args) {
        String [] arr={ "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女"};
       ArrayList<String> arry= method(arr,
                (t)->{
                    //切割字符串数组,判断名字长度
                    String name = t.split(",")[0];
                   return name.length()==4;

                },
                (t)->{
                    //切割字符串数组,判断性别
                    String sex = t.split(",")[1];
                    return sex.equals("女");
                });
        System.out.println(arry);
    }

    public static ArrayList<String> method(String[] arr, Predicate<String> p1, Predicate<String> p2) {
        //定义一个集合，存储过滤之后的信息
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        //遍历字符串数组
        for (String s : arr) {
            //使用and方法连接连个Predicate接口，比较
            boolean b = p1.and(p2).test(s);
            //对得到的布尔值进行判断
            if (b){
                //条件成立，存储信息
                list.add(s);
            }

        }
        return list;

    }
}

//结果：[迪丽热巴,女, 古力娜扎,女]

Function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。

抽象方法：apply

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。

代码演示：

import java.util.function.Function; 
public class Demo11FunctionApply {
    private static void method(Function<String, Integer> function) { 
        int num = function.apply("10");
        System.out.println(num + 20); 
    }
    public static void main(String[] args) { 
        method(s ‐> Integer.parseInt(s));
    }
}

默认方法：andThen

Function 接口中有一个默认的 andThen 方法，用来进行组合操作

需求：

把string类型的"123",转换为Inteter类型,把转换后的结果加10
把增加之后的Integer类型的数据。转换为String类型

分析：

转换了两次
第一次是把string类型转换为了Integer类型

所以我们可以使用Function<String, Integer> funI

Integer i - fuq1. apply(.“123”)+10;

第二次是把Integer类型转换为string类型

所以我们可以使用Function<Integer. String> fun2

string s = fun2. opply(i);

我们可以使用andThen方法,把两次转换组合在一起使用

String S = fun1 pndThen(fun2). apply(“123”);

fun1先调用apply方法,把字符串转换为Integer
fun2再调用apply方法,把Integer转换为字符串

练习：自定义函数模型拼接

题目

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：

String str = “赵丽颖,20”;

将字符串截取数字年龄部分，得到字符串；
将上一步的字符串转换成为int类型的数字；
将上一步的int数字累加100，得到结果int数字。

代码演示：

package com.itheima.demo01.Lambda;

import java.util.function.Function;

public class Demo07Test {
    
    public static void method(String s, Function<String,Integer> fun){
        Integer it = fun.apply(s);
        System.out.println(it+100);

    }

    public static void main(String[] args) {
        String str = "赵丽颖,20";
        String age = str.split(",")[1];
        method(age,
                (ss)->{
            return  Integer.parseInt(ss);

        });
    }
}

//120