Java8 用法优雅的函数式编程与stream，你学会了吗？
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java8 用法优雅的函数式编程与stream，你学会了吗？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
this 参数的函数。
Java 8 开始，支持函数式编程。函数式编程（Functional Programming）就是一种抽象程度很高的编程范式，把函数作为基本运算单元，函数可以作为变量，还可以返回函数。Java 8 中的函数（方法）是“值”的一种新的形式，可以将方法作为参数进行传递。而作为参数进行传递的方法主要是 Lambda表达式 和 方法引用。
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单方法接口被称为 FunctionalInterface -
接收 FunctionalInterface作为参数的时候，可以把实例化的匿名类改写为 Lambda 表达式，能大大简化代码 -
Lambda 表达式的参数和返回值均可由编译器自动推断
历史上研究函数式编程的理论是 Lambda 演算，所以我们经常把支持函数式编程的编码风格称为 Lambda 表达式。
Lambda表达式是一种匿名函数，在函数式编程里，它可以作为参数进行传递。
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Comparator -
Runnable -
Callable
Comparator为例，我们想要调用Arrays.sort()时，可以传入一个Comparator实例
String[] array = ...
Arrays.sort(array, new Comparator<String>() {
public int compare(String s1, String s2) {
return s1.compareTo(s2);
}
});
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String[] array = new String[] { "Apple", "Orange", "Banana", "Lemon" };
Arrays.sort(array, (s1, s2) -> {
return s1.compareTo(s2);
});
System.out.println(String.join(", ", array));
}
}
Comparator 函数接口的实现
(s1, s2) -> {
return s1.compareTo(s2);
}
@FunctionalInterface 注解。我们把只定义了单方法的接口称之为 FunctionalInterface，用注解 @FunctionalInterface 标记。例如，Callable接口：
@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
V call() throws Exception;
}
从 Java 8 开始，接口内不仅可以有抽象方法，还可以有静态方法和默认方法。只要符合定义，即使没有标记@FunctionalInterface，它也是函数接口。如果不符合函数接口的定义，那么即使标记了 @FunctionalInterface，编译器也会报错，这就是 @FunctionalInterface 的作用。
类型
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Predicate有输入且只输出布尔值的函数。 -
Function有输入有输出的函数。 -
Consumer有输入无输出的函数。 -
Supplier无输入有输出的函数。 -
Operator输入和输出为相同类型的函数。
Function
Function 为例详细说明，其余类型类似。Function（函数）的源码定义如下：
@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;
}
}
Function<String, Integer> lenFunction = (str) -> {return str.length();};
//输出的返回值的长度为 5
System.out.println("apple length:" + lenFunction.apply("apple"));
andThen 和 compose 方法来组合已有的 Function，组合 Function 的返回值仍为 Function
andThen：新的Function是把组合中第一个函数的返回值作为第二个函数的输入
compose：新的Function是把组合中第二个函数的返回值作为第一个函数的输入
//functional
Function<String, Integer> lenFunction = (str) -> {return str.length();};
Function<Integer, Integer> multiFunction = x -> x*x;
//第一个函数的返回值作为第二个函数的输入
Function<String, Integer> andFunction = lenFunction.andThen(multiFunction);
//打印 25
System.out.println("andFunction:" + andFunction.apply("apple"));
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入参固定类型 IntFunction、LongFunction、DoubleFunction -
返回值固定类型 ToIntFunction、ToLongFunction、ToDoubleFunction -
入参和返回值都固定类型 IntToLongFunction、IntToDoubleFunction、LongToIntFunction等
BiFunction
自定义函数接口
/**
* 接收三个入参
*/
@FunctionalInterface
public interface TriFunction <T, U, K, R>
{
R apply(T t, U u, K k);
}
//自定义Function
TriFunction<String, String, String, Integer> allLenFunction =
(str1, str2, str3) -> str1.length() + str2.length() + str3.length();
System.out.println("all length:" + allLenFunction.apply("Apple", "Orange", "Banana"));
:: 表示。
FunctionalInterface允许传入：
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接口的实现类（很繁琐） -
Lambda 表达式 -
静态方法 类名::静态方法 -
实例方法 实例对象名::实例方法。实例类型this隐式被看做第一个参数类型 -
构造方法 类名::new。实例类型被看做返回类型
Arrays.sort(array, String::compareTo);
this 参数，String类的compareTo()方法在实际调用的时候，第一个隐含参数总是传入this，相当于静态方法：
public static int compareTo(this, String o);
String.compareTo()方法也可作为方法引用传入。
在调用现有类的已有方法时，方法引用比 Lambda 表达式更自然，可读性更强
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提供了一套新的流式处理的抽象序列 -
支持函数式编程和链式操作 -
可以表示无限序列，并且大多数情况下是 惰性求值 的
java.io的InputStream和OutputStream，它代表的是任意Java对象的序列
| java.io | java.util.stream | |
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byte或char
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List存储的每个元素都是已经存储在内存中的某个 Java 对象，而Stream输出的元素可能并没有预先存储在内存中，而是实时计算出来的
| java.util.List | java.util.stream | |
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Stream提供的常用操作有：
map()，filter()，sorted()，distinct()；
concat()，flatMap()；
parallel()；
reduce()，collect()，count()，max()，min()，sum()，average()；
allMatch(), anyMatch(), forEach()，findAny、findFirst
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从数据源获得Stream -
组成处理管道 -
从管道中产生处理结果
int result = createNaturalStream() // 从数据源获得Stream
.filter(n -> n % 2 == 0) // 组成处理管道
.map(n -> n * n) // 组成处理管道
.limit(100) // 组成处理管道
.sum(); // 从管道中产生处理结果
创建 Stream
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通过指定元素 or 数组、 Collection创建Stream -
通过 Supplier创建Stream，可以是无限序列 -
通过其他类的相关方法创建 -
基本类型的 Stream有IntStream、LongStream和DoubleStream
Stream<String> stream = Stream.of("A", "B", "C", "D");
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> stream1 = Arrays.stream(new String[] { "A", "B", "C" });
Stream<String> stream2 = List.of("X", "Y", "Z").stream();
stream1.forEach(System.out::println);
stream2.forEach(System.out::println);
}
}
对于Collection（List、Set、Queue等），直接调用stream()方法就可以获得Stream。
Stream还可以通过Stream.generate()方法，它需要传入一个Supplier对象：
Stream<String> s = Stream.generate(Supplier<String> sp);
Supplier创建的Stream会不断调用Supplier.get()方法来不断产生下一个元素
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Stream<Integer> natual = Stream.generate(new NatualSupplier());
// 注意：无限序列必须先变成有限序列再打印:
natual.limit(20).forEach(System.out::println);
}
}
class NatualSupplier implements Supplier<Integer> {
int n = 0;
public Integer get() {
n++;
return n;
}
}
Stream的第三种方法是通过类提供的接口，直接获得Stream。
Files类的lines()方法可以把一个文件变成一个Stream，每个元素代表文件的一行内容：
try (Stream<String> lines = Files.lines(Paths.get("/path/to/file.txt"))) {
...
}
因为 Java 的范型不支持基本类型，所以我们无法用 Stream<int> 这样的类型，会发生编译错误。 为了保存int，只能使用Stream<Integer>，但这样会产生频繁的装箱、拆箱操作。为了提高效率，Java 标准库提供了IntStream、LongStream和DoubleStream这三种使用基本类型的Stream：
// 将int[]数组变为IntStream:
IntStream is = Arrays.stream(new int[] { 1, 2, 3 });
// 将Stream<String>转换为LongStream:
LongStream ls = List.of("1", "2", "3")
.stream()
.mapToLong(Long::parseLong);
中间操作
public class Main {
public static void main(String[] args) {
List.of("Apple", "Orange", "Banana")
.stream()
.map(String::trim)
.map(String::toLowerCase)
.filter((str) -> str.length() > 5)
.forEach(System.out::println);
}
}
Stream的每个元素（例如List）映射为Stream，然后合并成一个新的Stream。
Stream的元素是集合：
Stream<List<Integer>> s = Stream.of(
Arrays.asList(1, 2, 3),
Arrays.asList(4, 5, 6),
Arrays.asList(7, 8, 9));
Stream转换为Stream<Integer>，就可以使用flatMap()：
Stream<Integer> i = s.flatMap(list -> list.stream());
┌─────────────┬─────────────┬─────────────┐
│┌───┬───┬───┐│┌───┬───┬───┐│┌───┬───┬───┐│
││ 1 │ 2 │ 3 │ ││ 4 │ 5 │ 6 │││ 7 │ 8 │ 9 ││
│└───┴───┴───┘│└───┴───┴───┘│└───┴───┴───┘│
└─────────────┴─────────────┴─────────────┘
│
│flatMap(List -> Stream)
│
▼
┌───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┬───┐
│ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │ 9 │
└───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┘
Stream转换成有限的Stream，skip()用于跳过当前Stream的前N个元素，limit()用于截取当前Stream最多前N个元素：
List.of("A", "B", "C", "D", "E", "F")
.stream()
.skip(2) // 跳过A, B
.limit(3) // 截取C, D, E
.collect(Collectors.toList()); // [C, D, E]
filter()方法可以对一个Stream的每个元素进行测试，通过测试的元素被过滤后生成一个新的Stream。
LocalDate中过滤掉工作日，以便得到休息日：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Stream.generate(new LocalDateSupplier())
.limit(31)
.filter(ldt -> ldt.getDayOfWeek() == DayOfWeek.SATURDAY || ldt.getDayOfWeek() == DayOfWeek.SUNDAY)
.forEach(System.out::println);
}
}
class LocalDateSupplier implements Supplier<LocalDate> {
LocalDate start = LocalDate.of(2020, 1, 1);
int n = -1;
public LocalDate get() {
n++;
return start.plusDays(n);
}
}
List<String> list = List.of("Apple", "Orange", "Banana");
list.stream().forEach(System.out::println);
输出操作
Stream<String> stream = Stream.of("Apple", "", null, "Pear", " ", "Orange");
List<String> list = stream.filter(s -> s != null && !s.isBlank()).collect(Collectors.toList());
System.out.println(list);
collect(Collectors.toSet())可以把Stream的每个元素收集到Set中。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> stream = Stream.of("APPL:Apple", "MSFT:Microsoft");
Map<String, String> map = stream
.collect(Collectors.toMap(
// 把元素s映射为key:
s -> s.substring(0, s.indexOf(':')),
// 把元素s映射为value:
s -> s.substring(s.indexOf(':') + 1)));
System.out.println(map);
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = List.of("Apple", "Banana", "Blackberry", "Coconut", "Avocado", "Cherry", "Apricots");
Map<String, List<String>> groups = list.stream()
.collect(Collectors.groupingBy(s -> s.substring(0, 1), Collectors.toList()));
System.out.println(groups);
}
}
List<String> list = List.of("Apple", "Banana", "Orange");
String[] array = list.stream().toArray(String[]::new);
reduce()方法将一个Stream的每个元素依次计算并将结果合并，例如：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int sum = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).reduce(0, (acc, n) -> acc + n);
System.out.println(sum); // 45
}
}
NullPointException 的问题，可以作为任意类型的容器，在对象值不为空的时候返回值。当值为空时，可以预先做处理，而不是抛出空指针异常。-
Optional.of 包含非 null 值的 Optional -
Optional.ofNullable 包含 null 值的 Optional。 若参数不为 null，则返回包含参数的 Optional；若参数为 null，则返回空的 Optional -
isPresent 存在检查使用 -
isEmpty 为空检查使用
String str = null;
Optional<String> stringOptional = Optional.ofNullable(str);
if(stringOptional.isPresent())
{
//此时下面的代码不会执行
System.out.println(stringOptional);
}
参考文档：廖雪峰等
以上是关于Java8 用法优雅的函数式编程与stream，你学会了吗？的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
java8 stream, map, Option 等函数式编程的使用例子
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