深入了解Java 8 新特性：lambda表达式进阶

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前言

        Java 8中的Lambda表达式是一种匿名函数，它允许你将函数作为方法参数进行传递，或者把代码更简洁地定义在你的应用程序里。另外Java的函数式编程就是Lambda表达式，java的函数式接口的有一个明显特征：有且仅有一个抽象方法的接口。下面是一些常见的Java内置的函数式接口梳理，掌握这些内置的函数式接口是相当有必要的，因为作为一种更简洁、更灵活和更易于维护的编程方式，这在很多的java相关的框架技术中有大量的应用，相信有喜欢钻研源码小伙伴应该深有体会。

Java内置的函数式接口

Function<T,R>

        Function接口是Java 8中引入的一个函数式接口，它位于java.util.function包中。这个接口表示一个输入参数能够产生一个结果的函数。Function接口只有一个抽象方法，即apply(T t)，它接受一个参数并返回一个结果。

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {R apply(T t);default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {Objects.requireNonNull(before);return (V v) -> apply(before.apply(v));}default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {Objects.requireNonNull(after);return (T t) -> after.apply(apply(t));}static <T> Function<T, T> identity() {return t -> t;}
}

        下面是一个使用Function接口的简单示例：

@Test
public void test5() {Function<String, Student> function = str -> new Student(str);Student student = function.apply("张三");log.info(student.getName());
}

        在Java中，Function接口的默认实现包括以下几种：

  • Function.andThen(Function after)：这个方法返回一个新函数，它首先应用原始函数，然后应用另一个函数。也就是说，这个新函数首先将输入映射到某个结果，然后将结果映射到另一个结果。假设我们有一个Function，它接受一个整数作为输入，并返回一个整数作为输出。现在，我们想在这个函数的基础上添加一个新的函数，将得到的整数加倍。
@Test
public void test7() {Function<Integer, Integer> originalFunction = x -> x * 2;Function<Integer, Integer> newFunction = x -> x * 2;Function<Integer, Integer> composedFunction = originalFunction.andThen(newFunction);int input = 5;int result = composedFunction.apply(input);System.out.println(result);  // 输出：20
}

在上面的示例中，我们定义了一个原始函数originalFunction，它接受一个整数作为输入，并将其乘以2。然后，我们定义了一个新的函数newFunction，它也接受一个整数作为输入，并将其乘以2。接下来，我们使用andThen方法将这两个函数组合成一个新的函数composedFunction。最后，我们将输入整数5传递给composedFunction，并打印结果。在这个例子中，首先将输入整数5乘以2得到10，然后将10乘以2得到20，最终输出结果为20。

  • Function. compose(Function before)：这个方法返回一个新函数，它首先应用另一个函数，然后将结果映射到原始函数的输入。也就是说，这个新函数首先将输入映射到另一个输入，然后将这个输入映射到结果。假设我们有两个函数，一个将字符串转换为大写，另一个将字符串长度截断为5个字符。这两个函数可以组合成一个新函数，首先将字符串转换为大写，然后将其长度截断为5个字符。
@Test
public void test6(){Function<String, String> toUpperCase = str -> str.toUpperCase();Function<String, String> truncate = str -> str.substring(0, 6);Function<String, String> composedFunction = toUpperCase.compose(truncate);String input = "hello world!";String result = composedFunction.apply(input);System.out.println(result);  // 输出："HEL"
}

在上面的示例中，我们首先定义了两个函数：toUpperCase和truncate。然后，我们使用compose方法将它们组合成一个新函数composedFunction。最后，我们调用composedFunction对输入字符串进行操作，并打印结果。

BiFunction

        BiFunction接口是Java 8中引入的一个函数式接口，它位于java.util.function包中。BiFunction接口表示一个接受两个输入参数并返回一个结果的函数。它与Function接口类似，但多了一个输入参数。

        BiFunction接口的定义如下：

@FunctionalInterface
public interface BiFunction<T, U, R> {R apply(T t, U u);default <V> BiFunction<T, U, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {Objects.requireNonNull(after);return (T t, U u) -> after.apply(apply(t, u));}
}

        其中，T和U是输入参数的类型，R是返回结果的类型。apply()方法是抽象的，需要具体的实现来提供具体的逻辑。

        下面是一个使用BiFunction接口的示例：

@Test
public void test8() {BiFunction<Integer, Integer, Integer> add = (x, y) -> x + y;int result = add.apply(2, 3);System.out.println(result);  // 输出：5
}

在上面的示例中，我们定义了一个add函数，它接受两个整数作为输入，并将它们相加得到一个整数作为结果。我们使用apply()方法调用该函数并传递两个参数2和3，然后打印结果5。

        BiFunction接口包含一个默认实现，即andThen方法，用于将两个函数组合在一起。它接受一个BiFunction作为参数，并返回一个新的函数，该函数将先应用原始函数，然后应用给定的函数。

@Test
public void test9() {BiFunction<Integer, Integer, String> addAndToString = (x, y) -> Integer.toString(x + y);Function<String, String> toUpperCase = str -> str.toUpperCase();BiFunction<Integer, Integer, String> composedFunction = addAndToString.andThen(toUpperCase);int input1 = 2;int input2 = 3;String result = composedFunction.apply(input1, input2);System.out.println(result);  // 输出："5"  
}

在上面的示例中，我们定义了一个addAndToString函数，它接受两个整数作为输入，并将它们的和转换为字符串。然后，我们定义了一个toUpperCase函数，它接受一个字符串作为输入，并将其转换为大写。接下来，我们使用andThen方法将两个函数组合成一个新的函数composedFunction。最后，我们调用composedFunction对输入整数2和3进行操作，并打印结果"5"。首先将输入整数2和3相加得到5，然后将5转换为字符串"5"，最后将字符串"5"转换为大写"5"，最终输出结果为"5"。

Predicate

        Predicate 是 Java 中的一个函数式接口，它位于 java.util.function 包中。这个接口用于表示一个参数的谓词（即，条件判断），接收一个参数并返回一个布尔值，通常用于判断参数是否满足指定的条件

@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {boolean test(T t);default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {Objects.requireNonNull(other);return (t) -> test(t) && other.test(t);}default Predicate<T> negate() {return (t) -> !test(t);}default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {Objects.requireNonNull(other);return (t) -> test(t) || other.test(t);}static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {return (null == targetRef)? Objects::isNull: object -> targetRef.equals(object);}@SuppressWarnings("unchecked")static <T> Predicate<T> not(Predicate<? super T> target) {Objects.requireNonNull(target);return (Predicate<T>)target.negate();}
}

        Predicate接口的主要方法是 test()，它接收一个参数并返回一个布尔值。下面是一个简单的例子：

@Test
public void test3(){Student student = new Student("张三");Predicate<Student> predicate= obj -> "张三".equals(obj.getName());boolean flag = predicate.test(student);Assert.isTrue(flag,"test fail");boolean flag2 = predicate.test(new Student("李四"));Assert.isTrue(flag2,"test fail");
}

Predicate：常用的四个方法：

  • boolean test(T t)：对给定的参数进行判断（判断逻辑由Lambda表达式实现），返回一个布尔值。
  • default Predicate negate()：返回一个逻辑的否定，对应逻辑非。
  • default Predicate and(Predicate other)：返回一个组合判断，对应短路与。
  • default Predicate or(Predicate other)：返回一个组合判断，对应短路或。
@Test
public void test4(){Student student = new Student("张三");Predicate<Student> predicate= obj -> "张三".equals(obj.getName());Predicate<Student> predicate2= obj-> "李四".equals(obj.getName());Predicate<Student> or = predicate2.or(predicate);boolean flag = or.test(student);Assert.isTrue(flag,"test fail");student.setName("李四");boolean flag2 = or.test(student);Assert.isTrue(flag2,"test fail");Predicate<Student> predicate3=obj->18==obj.getAge();student.setAge(18);Predicate<Student> and = predicate3.and(predicate2);boolean flag3 = and.test(student);Assert.isTrue(flag3,"test fail");student.setName("铁蛋");boolean test = and.test(student);Assert.isTrue(test,"学生姓名不等于张三或者李四");
}

Consumer

        Consumer接口代表了一个接受输入参数并返回void的函数。它的主要作用是消费输入数据，也就是说，对输入进行某种操作，但不返回任何结果。

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {void accept(T t);default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {Objects.requireNonNull(after);return (T t) -> { accept(t); after.accept(t); };}
}

        Consumer接口的主要方法是void accept(T t)：对给定的参数执行此操作。

@Test
public void test2() {Student student = new Student("zhangsan");Consumer<String> nameConsumer = str -> student.setName(str);nameConsumer.accept("lisi");//设置学生的姓名为拼音-小写log.info(student.getName());Assert.isTrue("lisi".equals(student.getName()), "test fail!");  
}

        Consumer接口的默认实现，andThen方法，用于将两个Consumer合并在一起。它允许你将一个操作（即第二个Consumer）附加到另一个操作（即第一个Consumer）的后面，以便在原始操作完成之后执行附加操作。

        下面是一个简单的示例，演示如何使用andThen方法：

@Test
public void test2() {Student student = new Student("zhangsan");Consumer<String> nameConsumer = str -> student.setName(str);Consumer<String> nameConsumer2 = name -> student.setName(name.toUpperCase());Consumer<String> nameConsumer3 = nameConsumer.andThen(nameConsumer2);//设置学生的姓名为拼音-大写nameConsumer3.accept("lisi");log.info(student.getName());Assert.isTrue("LISI".equals(student.getName()), "test fail!");
}

Supplier

        这个接口表示一个不接受任何参数但返回结果的函数

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {T get();
}

        特点：

  • 该方法不需要参数，它会按照某种实现逻辑（由Lambda表达式实现）返回一个数据。
  • Supplier接口也称为生产型接口，如果我们指定了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供我们使用。

        使用示例：        

private String getStuName(Supplier<Student> supplier) {String name = supplier.get().getName();return name;
}@Test
public void test() {String name = this.getStuName(() -> new Student("zhangsan"));log.info(name);Assert.isTrue(name.equals("zhangsan"), "test fail");
}

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