面向java开发者的函数式编程_Java函数式编程

在兼顾面向对象特性的基础上&＃xff0c;Java语言通过Lambda表达式与方法引用等&＃xff0c;为开发者打开了函数式编程的大门。 下面我们做一个初探。

Lambda的延迟执行

有些场景的代码执行后&＃xff0c;结果不一定会被使用&＃xff0c;从而造成性能浪费。而Lambda表达式是延迟执行的&＃xff0c;这正好可以 作为解决方案&＃xff0c;提升性能。

性能浪费的日志案例

注&＃xff1a;日志可以帮助我们快速的定位问题&＃xff0c;记录程序运行过程中的情况&＃xff0c;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&＃xff0c;例如对日志消息进行拼接后&＃xff0c;在满足条件的情况下进行打印输出&＃xff1a;

public classDemo01Logger {public static voidmain(String[] args) {

String msgA&＃61; "Hello ";

String msgB&＃61; "World ";

String msgC&＃61; "Java";

log(1, msgA &＃43; msgB &＃43;msgC);

}private static void log(intlevel, String mgs) {if (level &＃61;&＃61; 1) {

System.out.println(mgs);

}

}

}

这段代码存在问题&＃xff1a;无论级别 level 是否满足要求&＃xff0c;作为 log 方法的第二个参数&＃xff0c;三个字符串一定会首先被拼接并传入方法内&＃xff0c;然后才会进行级别判断。如果级别不符合要求&＃xff0c;那么字符串的拼接操作就白做了&＃xff0c;存在性能浪费。

备注&＃xff1a;SLF4J是应用非常广泛的日志框架&＃xff0c;它在记录日志时为了解决这种性能浪费的问题&＃xff0c;并不推荐首先进行 字符串的拼接&＃xff0c;而是将字符串的若干部分作

为可变参数传入方法中&＃xff0c;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") &＃xff0c;

其中的大括号 {} 为占位 符。如果满足日志级别要求&＃xff0c;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&＃xff0c;但Lambda可以做到更好。

体验Lambda的更优写法

使用Lambda必然需要一个函数式接口&＃xff1a;

&＃64;FunctionalInterfacepublic interfaceMessageBuilder {/*** 信息生成器

*&＃64;return生成的信息*/

public abstractString builderMessage();

}

然后对 log 方法进行改造&＃xff1a;

public classDemo02Logger {public static voidmain(String[] args) {

String msgA&＃61; "Hello ";

String msgB&＃61; "World ";

String msgC&＃61; "Java";

log(1, () -> msgA &＃43; msgB &＃43;msgC);

}private static void log(intlevel, MessageBuilder mb) {if (level &＃61;&＃61; 1) {

System.out.println(mb.builderMessage());

}

}

}

改造前后的对比&＃xff1a;

这样一来&＃xff0c;只有当级别满足要求的时候&＃xff0c;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。

证明Lambda的延迟

下面的代码可以通过结果进行验证&＃xff1a;

public classDemo03Logger {public static voidmain(String[] args) {

String msgA&＃61; "Hello ";

String msgB&＃61; "World ";

String msgC&＃61; "Java";

log(2, () ->{

System.out.println("Lambada 执行&＃xff01;");return msgA &＃43; msgB &＃43;msgC;

});

}private static void log(intlevel, MessageBuilder mb) {if (level &＃61;&＃61; 1) {

System.out.println(mb.builderMessage());

}

}

}

这里只是在调用 log 方法的时候&＃xff0c;将传入的Lambda稍作修改&＃xff0c;

当传入的 level &＃61; 1 的时候&＃xff0c;控制台输出&＃xff1a;

Lambada 执行&＃xff01;

Hello World Java

当传入的 level !&＃61; 1 的时候&＃xff0c;控制台没有输出。

从结果中可以看出&＃xff0c;在不符合级别要求的情况下&＃xff0c;Lambda将不会执行。从而达到节省性能的效果。

扩展&＃xff1a;实际上使用内部类也可以达到同样的效果&＃xff0c;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。

public classDemo04Logger {public static voidmain(String[] args) {

String msgA&＃61; "Hello ";

String msgB&＃61; "World ";

String msgC&＃61; "Java";

log(1, newMessageBuilder() {

&＃64;OverridepublicString builderMessage() {

System.out.println("Lambada 执行&＃xff01;");return msgA &＃43; msgB &＃43;msgC;

}

});

}private static void log(intlevel, MessageBuilder mb) {if (level &＃61;&＃61; 1) {

System.out.println(mb.builderMessage());

}

}

}

使用Lambda作为参数和返回值

如果抛开实现原理不说&＃xff0c;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&＃xff0c;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&＃xff0c;其实就是使用函数式 接口作为方法参数。

Lambda作为参数

例如 java.lang.Runnable 接口就是一个函数式接口&＃xff0c;假设有一个 startThread 方法使用该接口作为参数&＃xff0c;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。

匿名内部类作为参数&＃xff0c;创建新的线程并执行&＃xff1a;

public classDemo01Runnable {public static voidmain(String[] args) {

startThread(newRunnable() {

&＃64;Overridepublic voidrun() {

System.out.println("线程任务执行!");

}

});

}/*** 创建一个新的线程&＃xff0c;赋予任务&＃xff0c;然后开启线程

*&＃64;paramrunnable 传入Thread类的接口&＃xff0c;实现创建新线程*/

private static voidstartThread(Runnable runnable) {newThread(runnable).start();

}

}

运行程序&＃xff0c;控制台输出&＃xff1a;

线程任务执行!

Lambda作为参数&＃xff0c;创建新的线程并执行&＃xff1a;

public classDemo02Runnable {public static voidmain(String[] args) {

startThread(

()-> System.out.println("线程任务执行!")

);

}/*** 创建一个新的线程&＃xff0c;赋予任务&＃xff0c;然后开启线程

*&＃64;paramrunnable 传入Thread类的接口&＃xff0c;实现创建新线程*/

private static voidstartThread(Runnable runnable) {newThread(runnable).start();

}

}

运行程序&＃xff0c;控制台输出&＃xff1a;

线程任务执行!

Lambda作为返回值

类似地&＃xff0c;如果一个方法的返回值类型是一个函数式接口&＃xff0c;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。

Lambda作为返回值&＃xff0c;字符串的长短比较&＃xff1a;

importjava.util.Arrays;importjava.util.Comparator;public classDemoComparator {public static voidmain(String[] args) {

String[] array&＃61; { "abc", "ab", "a"};

System.out.println("使用比较器比较之前&＃xff1a;" &＃43;Arrays.toString(array));

Arrays.sort(array, newComparator());

System.out.println("使用比较器比较之后&＃xff1a;" &＃43;Arrays.toString(array));

}/*** 字符串a、b的长短比较&＃xff0c;自己定义比较器规则&＃xff0c;生序排序&＃xff0c;字符串长的排在后面。

*&＃64;return布尔值&＃xff0c;

* a.length() - b.length() <0 返回 false&＃xff0c;

* a.length() - b.length() > 0 返回 true&＃xff0c;

* a.length() &＃61; b.length() 返回 0*/

public static ComparatornewComparator() {return (a, b) -> a.length() -b.length();

}

}

匿名内部类作为返回值&＃xff0c;字符串的长短比较&＃xff1a;

importjava.util.Arrays;importjava.util.Comparator;public classDemoComparator {public static voidmain(String[] args) {

String[] array&＃61; { "abc", "ab", "a"};

System.out.println("使用比较器比较之前&＃xff1a;" &＃43;Arrays.toString(array));

Arrays.sort(array, newComparator());

System.out.println("使用比较器比较之后&＃xff1a;" &＃43;Arrays.toString(array));

}public static ComparatornewComparator1() {return new Comparator() {

&＃64;Overridepublic intcompare(String o1, String o2) {return o1.length() -o2.length();

}

};

}

}

运行程序&＃xff0c;控制台输出一样&＃xff1a;

使用比较器比较之前&＃xff1a;[abc, ab, a]

使用比较器比较之后&＃xff1a;[a, ab, abc]