必看：深入学习Java8中的函数式接口

Posted 2021-04-09 阿里云云栖号

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了必看：深入学习Java8中的函数式接口相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

引言

目前由于系统已经全面切换为JDK8，所以有必要系统的了解一下Java8的一些新特性，以便后续在日常工作中可以使用一些高级特性来提高编程效率。

因为Java8引入了函数式接口，在java.util.function包含了几大类函数式接口声明。这里第一篇主要研究一下Function相关的接口。

FunctionalInterface注解

Java8的新引入，包含函数式的设计，接口都有@FunctionalInterface的注解。就像这个注解的注释说明一样，它注解在接口层面，且注解的接口要有且仅有一个抽象方法。具体就是说，注解在Inteface上，且interface里只能有一个抽象方法，可以有default方法。因为从语义上来讲，一个函数式接口需要通过一个***逻辑上的***方法表达一个单一函数。那理解这个单一就很重要了，单一不是说限制你一个interface里只有一个抽象方法，单是多个方法的其他方法需要是继承自Object的public方法，或者你要想绕过，就自己实现default。函数式接口自己本身一定是只有一个抽象方法。同时，如果是Object类的public方法，也是不允许的。官方的说明翻译如下：

如果一个接口I，I有一组抽象方法集合M，且这些方法都不是Object类的public签名方法，那么如果存在一个M中的方法m，满足：

m的签名是所有M中方法签名的子签名。

m对于M中的每个方法都是返回类型可替换的。此时，接口I是一个函数式接口。

怎么理解，看几个例子。

比如：你声明一个接口：

这会编译错，编译器会告诉你*no target method*。而如果加一个方法：

这就OK了，一个函数式接口声明好了。再加一个呢？

不ok，明确说了只有一个抽象方法嘛。但是如果换一种函数签名：

错误依旧，因为这个方法签名是Object类的public方法。而再改一下：

这就OK了。一个抽象方法，一个Object的public方法，相安无事。Object还有其他方法，clone方法试试会怎么样？

这又不行了，因为前面明确说了，要是Object的public方法，而clone是protected的。

所以总结一句话就是：

函数式接口，有且仅有一个抽象方法，Object的public方法除外。

因为Java本身支持多接口实现，你定义一个Class可以implements多个interface。所以这个限制也没什么影响，如果想约定一个函数式接口来统一，也可以做一些默认的实现来达到一个接口多个抽象方法的目的，比如下面这种做法：
一个普通接口NonFunc：

函数式接口Func：

实现的测试类：

函数式接口的一大特性就是可以被lambda表达式和函数引用表达式代替。也就是说声明这样的接口，是可以灵活的以方法来传参。看个例子：

上面例子列举了一个lambda模式和一个方法引用模式，这样就可以利用函数式编程强大的能力，将方法作为参数了。

另一个大的话题是针对上文的***逻辑上的方法***。所谓逻辑上，就是说当你出现函数式接口多重继承其他接口时，如果继承的多个接口有相同的方法签名，那么也是OK的。而这种相同签名的方法，也包括了泛型的情况，以下的声明中的Z接口，都是函数式接口。

但是要注意的是，这种泛型的支持，是因为函数式接口的官方声明规范里要求类型可替换和子签名，不是因为泛型擦除。
比如下面的例子就不是函数式接口：

最后，Java8里关于函数式接口的包是java.util.function，里面全部是函数式接口。主要包含几大类：Function、Predicate、Supplier、Consumer和*Operator（没有Operator接口，只有类似BinaryOperator这样的接口）。后面依次展开详细说明一下。

Function

关于Function接口，其接口声明是一个函数式接口，其抽象表达函数为

函数意为将参数T传递给一个函数，返回R。即$R=Function(T)$

其默认实现了3个default方法，分别是compose、andThen和identity，对应的函数表达为：compose对应$V=Function(ParamFunction(T))$，体现嵌套关系；andThen对应$V=ParamFunction(Function(T))$，转换了嵌套的顺序；还有identity对应了一个传递自身的函数调用对应$Function(T)=T$。从这里看出来，compose和andThen对于两个函数f和g来说，f.compose(g)等价于g.andThen(f)。看个例子：

高阶函数

只是普通的lambda表达式，其能力有限。我们会希望引入更强大的函数能力——高阶函数，可以定义任意同类计算的函数。

比如这个函数定义，参数是z，返回值是一个Function，这个Function本身又接受另一个参数y，返回z+y。于是我们可以根据这个函数，定义任意加法函数：

由于高阶函数接受一个函数作为参数，结果返回另一个函数，所以是典型的函数到函数的映射。

BiFunction提供了二元函数的一个接口声明，举例来说：

其输出结果将是：f(z)=x*y, when x=3,y=5, then f(z)=15。
二元函数没有compose能力，只是默认实现了andThen。

有了一元和二元函数，那么可以通过组合扩展出更多的函数可能。

Function接口相关的接口包括：

BiFunction ：R apply(T t, U u);接受两个参数，返回一个值，代表一个二元函数；

DoubleFunction ：R apply(double value);只处理double类型的一元函数；

IntFunction ：R apply(int value);只处理int参数的一元函数；

LongFunction ：R apply(long value);只处理long参数的一元函数；

ToDoubleFunction：double applyAsDouble(T value);返回double的一元函数；

ToDoubleBiFunction：double applyAsDouble(T t, U u);返回double的二元函数；

ToIntFunction：int applyAsInt(T value);返回int的一元函数；

ToIntBiFunction：int applyAsInt(T t, U u);返回int的二元函数；

ToLongFunction：long applyAsLong(T value);返回long的一元函数；

ToLongBiFunction：long applyAsLong(T t, U u);返回long的二元函数；

DoubleToIntFunction：int applyAsInt(double value);接受double返回int的一元函数；

DoubleToLongFunction：long applyAsLong(double value);接受double返回long的一元函数；

IntToDoubleFunction：double applyAsDouble(int value);接受int返回double的一元函数；

IntToLongFunction：long applyAsLong(int value);接受int返回long的一元函数；

LongToDoubleFunction：double applyAsDouble(long value);接受long返回double的一元函数；

LongToIntFunction：int applyAsInt(long value);接受long返回int的一元函数；

Operator

Operator其实就是Function，函数有时候也叫作算子。算子在Java8中接口描述更像是函数的补充，和上面的很多类型映射型函数类似。

算子Operator包括：UnaryOperator和BinaryOperator。分别对应单元算子和二元算子。
算子的接口声明如下：

二元算子的声明：

很明显，算子就是一个针对同类型输入输出的一个映射。在此接口下，只需声明一个泛型参数T即可。对应上面的例子：

例子里补充一点的是，BinaryOperator提供了两个默认的static快捷实现，帮助实现二元函数min(x,y)和max(x,y)，使用时注意的是排序器可别传反了：）

其他的Operator接口：（不解释了）

LongUnaryOperator：long applyAsLong(long operand);

IntUnaryOperator：int applyAsInt(int operand);

DoubleUnaryOperator：double applyAsDouble(double operand);

DoubleBinaryOperator：double applyAsDouble(double left, double right);

IntBinaryOperator：int applyAsInt(int left, int right);

LongBinaryOperator：long applyAsLong(long left, long right);

Predicate

predicate是一个谓词函数，主要作为一个谓词演算推导真假值存在，其意义在于帮助开发一些返回bool值的Function。本质上也是一个单元函数接口，其抽象方法test接受一个泛型参数T，返回一个boolean值。等价于一个Function的boolean型返回值的子集。

其默认方法也封装了and、or和negate逻辑。写个小例子看看：

Predicate在Stream中有应用，Stream的filter方法就是接受Predicate作为入参的。这个具体在后面使用Stream的时候再分析深入。

其他Predicate接口：

BiPredicate：boolean test(T t, U u);接受两个参数的二元谓词

DoublePredicate：boolean test(double value);入参为double的谓词函数

IntPredicate：boolean test(int value);入参为int的谓词函数

LongPredicate：boolean test(long value);入参为long的谓词函数

Consumer

看名字就可以想到，这像谓词函数接口一样，也是一个Function接口的特殊表达——接受一个泛型参数，不需要返回值的函数接口。

这个接口声明太重要了，对于一些纯粹consume型的函数，没有Consumer的定义真无法被Function家族的函数接口表达。因为Function一定需要一个泛型参数作为返回值类型（当然不排除你使用Function来定义，但是一直返回一个无用的值）。比如下面的例子，如果没有Consumer，类似的行为使用Function表达就一定需要一个返回值。

其他Consumer接口：

BiConsumer：void accept(T t, U u);接受两个参数

DoubleConsumer：void accept(double value);接受一个double参数

IntConsumer：void accept(int value);接受一个int参数

LongConsumer：void accept(long value);接受一个long参数

ObjDoubleConsumer：void accept(T t, double value);接受一个泛型参数一个double参数

ObjIntConsumer：void accept(T t, int value);接受一个泛型参数一个int参数

ObjLongConsumer：void accept(T t, long value);接受一个泛型参数一个long参数

Supplier

最后说的是一个叫做Supplier的函数接口，其声明如下：

其简洁的声明，会让人以为不是函数。这个抽象方法的声明，同Consumer相反，是一个只声明了返回值，不需要参数的函数（这还叫函数？）。也就是说Supplier其实表达的不是从一个参数空间到结果空间的映射能力，而是表达一种生成能力，因为我们常见的场景中不止是要consume（Consumer）或者是简单的map（Function），还包括了new这个动作。而Supplier就表达了这种能力。

比如你要是返回一个常量，那可以使用类似的做法：