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  • JAVA8函数式编程

    2019-01-17 20:46:49
    因为在写业务代码时写了很多的循环筛选语句,而JAVA8提供了函数式编程的方法,支持对集合框架的stream处理,大大简化了代码,学习了一下,总结如下。 1、什么是函数式编程 函数式编程指的是一种编程范式,它将计算...

    JAVA8函数式编程

    因为在写业务代码时写了很多的循环筛选语句,而JAVA8提供了函数式编程的方法,支持对集合框架的stream处理,大大简化了代码,学习了一下,总结如下。

    1、什么是函数式编程
    函数式编程指的是一种编程范式,它将计算描述为一种表达式求值,函数式编程关心的是数据(代数结构的映射关系)。
    函数式编程中的函数不是指命令式编程中的函数,而是指数学中的函数,即自变量的映射(一种东西和另一种东西之间的对应关系)。也就是说,一个函数的值仅决定于函数参数的值,不依赖于其他状态。
    2、JAVA8中的函数式编程
    1) Lambda表达式:JAVA8为支持函数式编程引入的新语法,而为了支持lambda表达式,才有了函数式接口。
    2)函数式接口:指的是有且只有一个未实现方法的接口,一般通过FunctionalInterface这个注解来表明某个接口是一个函数式接口。函数式接口是Java支持函数式编程的基础。

    lambda表达式例子:
    以建立线程为例,JAVA8之前建立线程通常的写法是这样的:

    new Thread(new Runnable(){
                @Override
                public void run(){
                    System.out.println("Hello world");
                }
            }).start();
    

    使用lambda表达式后:

    new Thread(()->System.out.println("Hello Helleo")).start();
    

    lambda表示式解析:
    一般形式:
    (parameter1,parameter2…parametern)->{函数体}

    • 输入:->前面的部分,即被()包围的部分。可以有0个到多个参数,如两个参数时写法:(a, b);当然也可以没有输入,此时直接就可以是()。
    • 函数体:->后面的部分,即被{}包围的部分;可以是一段代码。
    • 输出:函数式编程可以没有返回值,也可以有返回值。如果有返回值时,需要代码段的最后一句通过return的方式返回对应的值。

    如果函数体里只有一个语句的时候,可以省略掉{}。

    JAVA提供常见的几种函数式编程的接口:

    1. Supplier: 数据提供器,可以提供 T 类型对象;无参的构造器,提供了 get 方法;
    2. Function<T,R>: 数据转换器,接收一个 T 类型的对象,返回一个 R类型的对象; 单参数单返回值的行为接口;提供了 apply, compose, andThen, identity 方法;
    3. Consumer: 数据消费器, 接收一个 T类型的对象,无返回值,通常用于设置T对象的值; 单参数无返回值的行为接口;提供了 accept, andThen 方法;
    4. Predicate: 条件测试器,接收一个 T 类型的对象,返回布尔值,通常用于传递条件函数; 单参数布尔值的条件性接口。提供了 test (条件测试) , and-or- negate(与或非) 方法。

    函数式编程的使用:
    先来了解一下JAVA8中的Stream,Stream是Java 8新增的接口,Stream可以认为是一个高级版本的 Iterator。它代表着数据流,流中的数据元素的数量可以是有限的,也可以是无限的。
    Stream跟Iterator的差别是:

    • 无存储:Stream是基于数据源的对象,它本身不存储数据元素,而是通过管道将数据源的元素传递给操作。
    • 函数式编程:对Stream的任何修改都不会修改背后的数据源,比如对Stream执行filter操作并不会删除被过滤的元素,而是会产生一个不包含被过滤元素的新的Stream。
    • 延迟执行:Stream的操作由零个或多个中间操作(intermediate operation)和一个结束操作(terminal operation)两部分组成。只有执行了结束操作,Stream定义的中间操作才会依次执行,这就是Stream的延迟特性。
    • 可消费性:Stream只能被“消费”一次,一旦遍历过就会失效。就像容器的迭代器那样,想要再次遍历必须重新生成一个新的Stream。

    Stream对象的创建
    1)创建空的Stream对象

     Stream stream = Stream.empty();
    

    2 通过集合类的stream或者parallelStream方式创建

    List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
    //串行处理的Stream对象
    Stream IntegerStream = list.stream();
    //并行处理的Stream对象
    Stream parallelStream = list.parallelStream();
    

    3)通过Stream类中的of方法创建

    Stream s1 = Stream.of("tttt", "dddd", "cccc", "dooo");
    

    常见的Stream的操作:
    forEach():使用该方法迭代流中的每个数据
    例子:

    List<Student> list = Arrays.asList(
                    // name,age
                    new Student("李丽", 19),
                    new Student("王浩", 20),
                    new Student("王宇", 18),
                    new Student("张路", 17),
                    new Student("李明", 22),
                    new Student("李之为", 25),
                    new Student("李寒", 21)
            );
            list.forEach(student -> System.out.println(student));
    
        }
    }
          class Student{
                    private String name;
                    private int age;
    
                    Student(String name,int age){
                       this.name = name;
                       this.age = age;
                    }
    
                    public String getName() { return name; }
    
                    public void setName(String name) { this.name = name; }
    
                    public int getAge() { return age; }
    
                    public void setAge(int age) { this.age = age; }
                    
                    @Override
                    public String toString(){
                        return this.getName()+"   "+this.getAge();
                    }
    
    

    控制台输出
    在这里插入图片描述
    sorted() :使用该方法排序数据

    list.stream().sorted((student1,student2)->student1.getAge()-student2.getAge()).forEach(student -> System.out.println(student));
    
    

    一行代码就可以解决。
    控制台输出
    未排序前
    在这里插入图片描述
    排序后
    在这里插入图片描述
    filter():过滤操作

    list.stream().filter((student) -> student.getAge() > 20).forEach(student -> System.out.println(student));
    

    未过滤前
    在这里插入图片描述
    过滤后
    在这里插入图片描述
    limit:使用该方法截取原Stream

    list.stream().limit(3).forEach(student -> System.out.println(student));
    

    未截断前
    在这里插入图片描述
    截断后
    在这里插入图片描述
    skip():与limit互斥,使用此方法跳过元素

    list.stream().skip(2).forEach(student -> System.out.println(student));
    

    跳过前
    在这里插入图片描述
    跳过后:
    在这里插入图片描述

    distinct():使用该方法去重,注意:必须重写对应泛型的hashCode()和equals()方法****

     List<Student> list = Arrays.asList(
                    // name,age
                    new Student("李丽", 19),
                    new Student("王浩", 20),
                    new Student("王宇", 18),
                    new Student("张路", 17),
                    new Student("李明", 22),
                    new Student("李之为", 25),
                    new Student("李寒", 21),
                    new Student("李丽",25),
                    new Student("李明",21)
    
            );
    
    
            list.stream().distinct().forEach(student -> System.out.println(student));
     class Student{
                    private String name;
                    private int age;
    
                    Student(String name,int age){
                       this.name = name;
                       this.age = age;
                    }
    
                    public String getName() { return name; }
    
                    public void setName(String name) { this.name = name; }
    
                    public int getAge() { return age; }
    
                    public void setAge(int age) { this.age = age; }
    
                    @Override
                    public String toString(){
                        return this.getName()+"   "+this.getAge();
                    }
    
                    @Override
                    public int hashCode(){
                        return 1;
                    }
    
                    @Override
                    public boolean equals(Object stu){
                        Student student = (Student)stu;
                        return  this.name.equals(student.getName());
                    }
    

    去重前
    在这里插入图片描述
    去重后
    在这里插入图片描述
    max,min,sum,avg,count :聚合操作

    IntSummaryStatistics intSummaryStatistics = list.stream().mapToInt(s -> s.getAge()).summaryStatistics();
            //学生人数
            System.out.println("count:" + intSummaryStatistics.getCount());
            //学生平均年龄
            System.out.println("average:" + intSummaryStatistics.getAverage());
            //学生中的最大年龄
            System.out.println("maxAge:" + intSummaryStatistics.getMax());
            //学生中的最小年龄
            System.out.println("minAge:" + intSummaryStatistics.getMin());
            //学生的年龄总和
            System.out.println("sumAge:" + intSummaryStatistics.getSum());
    

    在这里插入图片描述
    map():接收一个方法作为参数,该函数会被应用到每个元素上,并将其映射成一个新的元素

     List<String> strList = Arrays.asList("abd","rgt","uudj","ssee");
            System.out.println("转化前");
            strList.stream().forEach(str->System.out.println(str));
            System.out.println("转化后");
        
    
    List<String> transStrList = strList.stream().map(str->str.toUpperCase()).collect(toList());
        transStrList.stream().forEach(str->System.out.println(str));
    
    

    控制台输出
    在这里插入图片描述
    **collect(toList()):**将Stream转换成List

    List<String> transStrList = strList.stream().map(str->str.toUpperCase()).collect(toList());
    
    展开全文
  • 什么是函数式编程在介绍函数式编程前,先了解一下平时我们所使用命令式编程,命令式编程是告诉计算机如何一步一步执行编程风格。比如我们要在一个苹果的对象集合中筛选出颜色为红色的苹果集合。我们需要写以下代码:...

    什么是函数式编程

    在介绍函数式编程前,先了解一下平时我们所使用命令式编程,命令式编程是告诉计算机如何一步一步执行编程风格。

    比如我们要在一个苹果的对象集合中筛选出颜色为红色的苹果集合。我们需要写以下代码:

    创建存储苹果的集合list

    遍历这个集合

    判断苹果颜色是不是为红色,如果满足条件,加入结果集合

    public static List getRedAppleDeclarative(List apples) {

    List results = new ArrayList<> ();

    for (Apple apple : apples) {

    if("red".equals (apple.getColor ())){

    results.add (apple);

    }

    }

    return results;

    }

    那么函数式编程是怎样进行操作的呢?函数式编程类似于我们的sql语句

    select * from table where 条件语句

    只声明我想要什么,以及条件即可

    public static List getRedAppleFunctional(List apples) {

    return apples.stream ().filter (apple -> "red".equals (apple.getColor ())).collect (Collectors.toList ());

    }

    可以看到通过函数式编程大大简化了代码语句,同时如果对函数式结构熟悉的话,很快便可知道这段代码的含义:stream获取apples集合流-filter过滤满足的条件-collect转化为list输出

    相比于繁琐的命令式代码,我们函数式编程可以令代码瞬间充满小清新学院风,话不多说,赶紧学习起来以备下次装B之需吧。

    通过与数学函数的对比加深理解函数式编程

    我们都知道数学的中函数思想,比如根据输入x求的y的值,我们用数学函数表示 y=f(x) = x+10, x为输入,以x+10为结果做为条件

    那么用java函数式编程风格可以表示为

    Function function = (x)->{return x+10;};

    具体调用:

    public static Integer calculate(Function function){

    return function.apply (10);

    }

    public static void main(String[] args) {

    Function function = (x)->{return x+10;};

    Integer result = calculate (function);

    }

    在上面的代码中我们看到,main函数中我们定义的function 就是数学中的函数f(x) ,我们把定义好的函数传给方法caculate, caculate中function.apply(10)就相当于我们调用了数学函数f(10).

    lambda表达式

    我们上面Function接口来表达数据函数f(x) = x+10,这个function就是一个lambda表达式,lamdba表达式由参数箭头和主体构成,基本语法为: (参数)->表达语句

    2018-10-03_230840.png

    使用lamdba的好处是非常直观,编程者的意图十分明显的表现在lambda表达式里。

    java8为lambda是使用提供了一个function包,提供lambda接口,比如上面我们使用过的Function接口,它的定义是

    @FunctionalInterface

    public interface Function {

    /**

    * Applies this function to the given argument.

    *

    * @param t the function argument

    * @return the function result

    */

    R apply(T t);

    default Function compose(Function super V, ? extends T> before) {

    Objects.requireNonNull(before);

    return (V v) -> apply(before.apply(v));

    }

    ...

    }

    可以看到在Function接口中,除了default修饰的方法外,接口中只能有一个方法apply,这也是使用lambda接口的必要条件。他表示给定一个输入T,返回一个输出R,使用lamdba接口时,我们使用表达式来表示实现接口的唯一方法apply()

    Function function = (x)->{

    System.out.println("x : "+ String.valueof(x));

    return x+10;

    };

    lambda表达式的另一种表现形式为 lambda方法引用:

    lambda方法引用 通过描述符号 :: 来区分类和方法 ::前面是类名;后面是方法,但是不加括号

    //lamdba

    Predicate q = (String a) -> {

    return a.isEmpty ();

    };

    使用方法引用来表示的话:

    Predicate p = String::isEmpty;

    具体调用:

    public class LambdaTest {

    public static void lambdaFunc(Consumer consumer, Predicate predicate,String test) {

    boolean condition = predicate.test ("");

    if(condition){

    consumer.accept (test);

    }

    }

    public static void main(String[] args) {

    Predicate p = String::isEmpty;

    Consumer c = System.out::println;

    lambdaFunc (c,p,"test");

    }

    }

    上面代码表示如果方法参数test不为空,则进行打印

    lambda引用还包括 代替函数式接口和构造函数引用

    代替函数式接口:

    例1:

    List testList = Arrays.asList ("a", "b", "A", "B");

    // testList.sort ((s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase (s2));

    testList.sort (String::compareToIgnoreCase);

    System.out.println (testList);

    例2:

    public static void main(String[] args) {

    // Function f1 = (String a) -> {return Integer.valueOf (a);};

    Function f2 = Integer::valueOf;

    Integer result = f2.apply ("2");

    System.out.println (result);

    }

    Function中的泛型 String代表返回类型,Integer代表输入类型,在lambda引用中会根据泛型来进行类型推断。

    构造函数引用:

    //方法引用之构造函数引用

    public void constructQuote(){

    // Supplier s1 = () -> new QuoteClass ();

    Supplier s2 = QuoteClass::new;

    }

    例子中Supplier 返回一个泛型中类的实例。

    以上是函数式编程和lambda的介绍,接下来我们会对java中的stream进行分析,其中涉及的大量的函数式编程的使用。

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  • 2、高阶函数简化Java函数 2.1、:: 的作用 3、匿名函数简化Java函数 4、Lambda简化Java函数 1、Java原型 现在假设这么一种情况,我们有一个人员的List我们需要筛选出这个List中年龄大于指定年龄的人的List,那么...

    目录

    1、Java原型

    2、高阶函数简化Java函数

    2.1、::  的作用

    3、匿名函数简化Java函数

    4、Lambda简化Java函数


    1、Java原型

    现在假设这么一种情况,我们有一个人员的List我们需要筛选出这个List中年龄大于指定年龄的人的List,那么先来看一下普通实现。

    fun main() {
        //模拟出人员List
        val personList = mutableListOf<Person>()
        repeat(10) {
            if (it % 2 == 0) {
                personList.add(Person("小子$it", 13 + it, "男"))
            } else {
                personList.add(Person("小子$it", 13 + it, "女"))
            }
        }
    
        val needList = needPersonList(personList, 18)
        println("needList=$needList")
    }
    
    fun needPersonList(list: List<Person>, needAge: Int): List<Person> {
        val needList = mutableListOf<Person>()
        for (person in list) {
            if (person.age > needAge) {
                needList.add(person)
            }
        }
        return needList
    }
    //输出结果
    needList=[Person(name=小子6, age=19, sex=男), Person(name=小子7, age=20, sex=女),
     Person(name=小子8, age=21, sex=男), Person(name=小子9, age=22, sex=女)]

    2、高阶函数简化Java函数

    现在我们有这么一种情况,我不仅想要筛选出年龄大于指定年龄的人,性别也要筛选,如果用上面的方法的话,我们需要再添加一个参数,还要在函数中再添加一层判断如下:

    fun needPersonList0(list: List<Person>, needAge: Int, sex: String): List<Person> {
        val needList = mutableListOf<Person>()
        for (person in list) {
            if (person.age > needAge && person.sex == sex) {
                needList.add(person)
            }
        }
        return needList
    }

    如果以后不断的添加判断条件,我们就需要不断的对这个函数进行重写,那么怎么解决这种情况,高阶函数可以帮助我们解决这种情况的出现,高阶函数就是该函数的参数也是函数,具体可以看这里

    改进的代码如下:可以看到我们可以在另一个函数isAgeAndSex()中随意更改筛选条件但是都不影响我们needPersonList()的代码。

    fun main() {
       //模拟出人员List
        val personList = mutableListOf<Person>()
        repeat(10) {
            if (it % 2 == 0) {
                personList.add(Person("小子$it", 13 + it, "男"))
            } else {
                personList.add(Person("小子$it", 13 + it, "女"))
            }
        }
    
        val isAgeSex = ::isAgeAndSex
        val needList2 = needPersonList1(personList, isAgeSex)
        println("needList2=$needList2")
    }
    
    fun isAgeAndSex(person: Person): Boolean {
        return person.age > 18 && person.sex == "女"
    }
    
    fun needPersonList1(list: List<Person>, need: (person: Person) -> Boolean): List<Person> {
        val needList = mutableListOf<Person>()
        for (person in list) {
            if (need(person)) {
                needList.add(person)
            }
        }
        return needList
    }
    //输出结果
    needList2=[Person(name=小子7, age=20, sex=女), Person(name=小子9, age=22, sex=女)]

    2.1、::  的作用

    你看到上面的双引号肯定很困惑,它是干什么用的呢?它有引用的作用,就是将一个函数引用过来,作为参数的形式传给另一个函数。

    就比如上面的情况,我们无法直接将isAgeAndSex()函数作为参数传给needPersonList()函数,只能通过函数引用的方式。他还有其他作用。

    通过下面的例子,我们看的出来:双引号前面的是函数的参数,后面的是返回的值

    参数 ::返回值

       //这里的getPerson等于函数 getPerson(name:String,age:Int,sex:String) -> Person
        val getPerson = ::Person
        println(getPerson("小白", 18, "男"))
        //这里的getName等于函数 getName(person:Person) -> String
        val getName = Person::name
        println(getName(Person("小女", 19, "女")))
      //输出结果
       Person(name=小白, age=18, sex=男)
       小女

    3、匿名函数简化Java函数

    如果我不想为了写一个筛选条件,单独写一个isAgeAndSex()函数的话,我们怎么怎么做,这里匿名函数可以帮我们解决这个问题,匿名函数:没有名字的函数。

    看下面的代码,我们不需要单独创建一个函数,只需要在参数中直接将这个匿名函数加入进入就可以了。

    fun main() {
        //模拟出人员List
        val personList = mutableListOf<Person>()
        repeat(10) {
            if (it % 2 == 0) {
                personList.add(Person("小子$it", 13 + it, "男"))
            } else {
                personList.add(Person("小子$it", 13 + it, "女"))
            }
        }
    
        val needList3 = needPersonList1(personList, fun(person: Person): Boolean {
            return person.age > 18 && person.sex == "女"
        })
        println("needList3=$needList3")
    
    }
    
    fun needPersonList1(list: List<Person>, need: (person: Person) -> Boolean): List<Person> {
        val needList = mutableListOf<Person>()
        for (person in list) {
            if (need(person)) {
                needList.add(person)
            }
        }
        return needList
    }
    //输出结果
    needList3=[Person(name=小子7, age=20, sex=女), Person(name=小子9, age=22, sex=女)]
    
    

    4、Lambda简化Java函数

    如果你了解Lambda函数的话,它是可以函数的标示fun 去掉,还可以帮我们去掉参数中的 fun(person: Person): Boolean 中的类型的,所以代码我们就简化成了下面的版本,是不是很简洁,功能还比Java式的代码强大了很多啊?

    fun main() {
    
        //模拟出人员List
        val personList = mutableListOf<Person>()
        repeat(10) {
            if (it % 2 == 0) {
                personList.add(Person("小子$it", 13 + it, "男"))
            } else {
                personList.add(Person("小子$it", 13 + it, "女"))
            }
        }
    
        val needList4 = needPersonList1(personList) { person ->
            person.age > 18 && person.sex == "女"
        }
        println("needList4=$needList4")
    }
    fun needPersonList1(list: List<Person>, need: (person: Person) -> Boolean): List<Person> {
        val needList = mutableListOf<Person>()
        for (person in list) {
            if (need(person)) {
                needList.add(person)
            }
        }
        return needList
    }
    //输出结果
    needList4=[Person(name=小子7, age=20, sex=女), Person(name=小子9, age=22, sex=女)]

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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  • 为了更清楚的理解为什么需要函数方法和Lambad,我们一步一步的以实际的场景案例来进行分析; 1.我们有很多钱,但是钱的面额有10,50,100,我们为了统计100元的有多少,我们的做法如下: 创建一个A类,A类有一个A'...

    为了更清楚的理解为什么需要函数方法和Lambad,我们一步一步的以实际的场景案例来进行分析;

    1.我们有很多钱,但是钱的面额有10,50,100,我们为了统计100元的有多少,我们的做法如下:

    创建一个A类,A类有一个A'方法,该方法可以统计出100元的个数;

    即该类将功能(筛选百元钞票的个数)进行了内嵌,如果需要则只需要创建该实例,调用该方法即可。

    2.但当我们还需要筛选出特定要求的百元钞票的编号时,我们的做法如下:

    1)基于A类,在A'方法上,进行一定的修改和扩充,实现筛选编号;

    2)基于A类,写一个A''方法,实现钞票的筛选;

    上面两个方法都只能解决少量的功能的实现,但是当需求增多时,则需会出现一个庞大的方法或者庞大的类;

    同时为了遵循设计模式的基本原则:单一原则,一个类或者一个方法,尽可能的只负责一个功能;

    我们的做法是:

    使用一个B类,该类有一个功能,来实现统计百元钞票的个数,在使用该功能时,我们有以下做法:

    1)我们常见创建一个B类实例,只需要将该对象传递给A类,作为A类某个方法的参数,然后在方法中调用B类的方法即可。(注意我们一般是创建一个接口,接口中有方法,然后创建需要的实现类)

    3.当功能发生变动时,我们可以做如下改动:

    1)在B类的基础上,对原有的方法进行修改;

    2)在B类的基础上,创建一个新的方法;

    2)创建一个新的类,实现新的功能;

    4.当功能频繁变动,上面的方法的弊端就是需要修改或扩充类的方法,从而生成一个庞大的类,或者不停的创建一个新的类,但是对于这两种选择,我们选择横向扩展,即创建多个实现了单一功能的类,这样模块可以尽可能的小,但当进行调用的使用,我们又面临一个问题,即频繁的实例化类,对于不同的功能,我们需要显示的实例化不同的类,我们可以这样做:

    1)使用匿名类,需要哪个类,当如果需要新的功能,直接在匿名类中写逻辑代码,但是会造成类的冗余

    因此这个时候,Java8新的特性,思想是行为参数化,将一个行为作为参数传递给方法,从而应对频繁的需求改动:

    注意:lambda行为参数化,只需要一个函数式接口(只有一个方法的接口),然后再调用的地方,可以直接写Lambda表达式,表达式可以实现同类功能的任意编写,即相同的返回值,只要返回值是接口定义方法的返回值,对于内部的逻辑实现,则可以自由编写,这样就不需要因为需求的变动而增加额外的类。可以将Lambda表达式,看做是函数式接口的实现。

    5.当我们使用lambda时,我们通过表达式,有时候很难想起来该表达式实现了什么功能,为了更方便的识别方法的功能,Java8引入了方法引用:

    方法引用可以看做是调用特定方法的一种快捷方式,它根据已有的方法创建Lambda表达式。

    ( Java8新特性:在接口中可以定义默认方法和声明静态方法,并且可以实现。)

     

    这是本人对Lambda表达式和方法引用的一些理解。

     

    如有问题,敬请指出,谢谢观看,与君共勉。

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  • Java函数式接口

    2020-08-03 23:11:38
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