009-jdk1.8版本新特性一-展方法，Lambda表达式，函数式接口方法引用构造引用

Posted 2021-01-09 bjlhx

一、JDK1.8

名称：Spider（蜘蛛）

发布日期：2014-03-18

新特性：

1.1、扩展方法【接口的默认方法】

　　Java 8允许我们给接口添加一个非抽象的方法实现，只需要使用 default关键字即可，这个特征又叫做扩展方法.

　　在Java中只有单继承，如果要让一个类赋予新的特性，通常是使用接口来实现，在C++中支持多继承，允许一个子类同时具有多个父类的接口与功能，在其他语言中，让一个类同时具有其他的可复用代码的方法叫做mixin。新的Java 8 的这个特新在编译器实现的角度上来说更加接近Scala的trait。 在C#中也有名为扩展方法的概念，允许给已存在的类型扩展方法，和Java 8的这个在语义上有差别。

示例：

interface Formula {
    double calculate(int a);
    default double sqrt(int a) {
        return Math.sqrt(a);
    }
}
public class ExtendMethod {
    public static void main(String[] args) {
        Formula formula = new Formula() {
            @Override
            public double calculate(int a) {
                return sqrt(a * 100);
            }
        };
        System.out.println(formula.calculate(100));     // 100.0
        System.out.println(formula.sqrt(16));           // 4.0
    }
}

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　　Formula接口在拥有calculate方法之外同时还定义了sqrt方法，实现了Formula接口的子类只需要实现一个calculate方法，默认方法sqrt将在子类上可以直接使用。

　　文中的formula被实现为一个匿名类的实例，该代码非常容易理解，6行代码实现了计算 sqrt(a * 100)。

1.2、Lambda表达式

　　“Lambda 表达式”(lambda expression)是一个匿名函数，Lambda表达式基于数学中的λ演算得名，直接对应于其中的lambda抽象(lambda abstraction)，是一个匿名函数，即没有函数名的函数。Lambda表达式可以表示闭包（注意和数学传统意义上的不同）。

　　在java中使用lambda表达式替换匿名类中的函数，使用“() -> {}”代码块替代了整个匿名类中的某个方法函数。

示例1，从匿名类到lambda表达式

　　1、匿名类排序

List<String> names = Arrays.asList("peter", "anna", "mike", "xenia");
Collections.sort(names, new Comparator<String>() {
    @Override
    public int compare(String a, String b) {
        return b.compareTo(a);
    }
});

　　只需要给静态方法 Collections.sort 传入一个List对象以及一个比较器来按指定顺序排列。通常做法都是创建一个匿名的比较器对象然后将其传递给sort方法。

　　2、java8后lambda表达式

Collections.sort(names, (String a, String b) -> {
    return b.compareTo(a);
});

　　3、继续优化，对于单行代码只有一个返回值，可以去掉大括号{}以及return关键字

Collections.sort(names, (String a, String b) -> b.compareTo(a));

　　4、参数类型推断，Java编译器可以自动推导出参数类型。

Collections.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a));

示例2、多线程的lambda表达式

        // Java 8 传统方式：
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Java 8 传统方式");
            }
        }).start();

        // Java 8 lambda方式：
        new Thread(() -> System.out.println("Java 8 lambda方式!") ).start();

        // Java 8 lambda方式：
        Runnable runnable = () -> System.out.println("Java 8 lambda方式!多线程");
        new Thread(runnable).start();

示例3、遍历for forEach

        // Java 8之前：
        List<String> features = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");
        for (String feature : features) {
            System.out.println(feature);
        }

        // Java 8之后：
        List<String> features2 = Arrays.asList("Lambdas", "Default Method", "Stream API", "Date and Time API");
        features2.forEach(n -> System.out.println(n));

        // 使用Java 8的方法引用更方便，方法引用由::双冒号操作符标示
        features2.forEach(System.out::println);

示例4、Lambda在Collections中的用法

        List<Integer> myList = new ArrayList<>();
        for(int i=0; i<100; i++) myList.add(i);

        //有序流
        Stream<Integer> sequentialStream = myList.stream();

        //并行流
        Stream<Integer> parallelStream = myList.parallelStream();

        //使用lambda表达式，过滤大于90的数字
        Stream<Integer> highNums = parallelStream.filter(p -> p > 90);
        //lambdag表达式 forEach循环
        highNums.forEach(p -> System.out.println("大于90的数 并行="+p));

        Stream<Integer> highNumsSeq = sequentialStream.filter(p -> p > 90);
        highNumsSeq.forEach(p -> System.out.println("大于90的数 有序="+p));

lambda作用域

1、访问外部局部变量【可以访问 后续不能修改，final型】

        int num = 1;//等价于 final int num = 1;  固可读，不可修改，即隐性的具有final的语义
        Converter<Integer, String> stringConverter =
                (from) -> String.valueOf(from + num);
        stringConverter.convert(2);     // 3

2、访问对象内字段与静态变量

和本地变量不同的是，lambda内部对于实例的字段以及静态变量是即可读又可写。该行为和匿名对象是一致的：

class Lambda4 {
    static int outerStaticNum;
    int outerNum;
    void testScopes() {
        Converter<Integer, String> stringConverter1 = (from) -> {
            outerNum = 23;
            return String.valueOf(from);
        };

        Converter<Integer, String> stringConverter2 = (from) -> {
            outerStaticNum = 72;
            return String.valueOf(from);
        };
    }
}

3、Lambda表达式中是无法访问到默认方法的

interface Formula {
    double calculate(int a);
    default double sqrt(int a) {
        return Math.sqrt(a);
    }
}
public class ExtendMethod {
    public static void main(String[] args) {
        Formula formula = new Formula() {
            @Override
            public double calculate(int a) {
                return sqrt(a * 100);
            }
        };

        //Formula formula2 = (a) -> calculate( a * 100); //报错
        //Formula formula2 = (a) -> sqrt( a * 100); //报错

        System.out.println(formula.calculate(100));     // 100.0
        System.out.println(formula.sqrt(16));           // 4.0

    }
}

1.3、函数式接口　

函数式接口(Functional Interface)就是一个有且仅有一个抽象方法，但是可以有多个非抽象方法的接口。

函数式接口可以被隐式转换为lambda表达式。

函数式接口可以现有的函数友好地支持 lambda。

1、定义

　　包含函数式的设计，接口需带有@FunctionalInterface的注解。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。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。

示例查看定义：

// 错误：no target method found
@FunctionalInterface
public interface Func{
}

// 正确
@FunctionalInterface
public interface Func1{
    void run();
}

// 错误：含有多个抽象方法
@FunctionalInterface
public interface Func2{
    void run();
    void foo();
}

// 错误：no target method found，equals 方法签名是Object类的public方法
@FunctionalInterface
public interface Func3{
    boolean equals(Object obj);
}

// 正确
@FunctionalInterface
public interface Func4{
    boolean equals(Object obj);
    void run();
}
// 错误：可以是Object的public方法，而clone是protected的，这里相当于有两个抽象方法
@FunctionalInterface
public interface Func5{
    Object clone();
    void run();
}

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2、系统函数式接口

JDK 1.8之前已有的函数式接口:

• java.lang.Runnable
• java.util.concurrent.Callable
• java.security.PrivilegedAction
• java.util.Comparator
• java.io.FileFilter
• java.nio.file.PathMatcher
• java.lang.reflect.InvocationHandler
• java.beans.PropertyChangeListener
• java.awt.event.ActionListener
• javax.swing.event.ChangeListener

JDK 1.8 新增加的函数接口：

• java.util.function

java.util.function 它包含了很多类，用来支持 Java的 函数式编程，该包中的函数式接口有：

序号    接口 & 描述
1    BiConsumer<T,U>
代表了一个接受两个输入参数的操作，并且不返回任何结果

2    BiFunction<T,U,R>
代表了一个接受两个输入参数的方法，并且返回一个结果

3    BinaryOperator<T>
代表了一个作用于于两个同类型操作符的操作，并且返回了操作符同类型的结果

4    BiPredicate<T,U>
代表了一个两个参数的boolean值方法

5    BooleanSupplier
代表了boolean值结果的提供方

6    Consumer<T>
代表了接受一个输入参数并且无返回的操作

7    DoubleBinaryOperator
代表了作用于两个double值操作符的操作，并且返回了一个double值的结果。

8    DoubleConsumer
代表一个接受double值参数的操作，并且不返回结果。

9    DoubleFunction<R>
代表接受一个double值参数的方法，并且返回结果

10    DoublePredicate
代表一个拥有double值参数的boolean值方法

11    DoubleSupplier
代表一个double值结构的提供方

12    DoubleToIntFunction
接受一个double类型输入，返回一个int类型结果。

13    DoubleToLongFunction
接受一个double类型输入，返回一个long类型结果

14    DoubleUnaryOperator
接受一个参数同为类型double,返回值类型也为double 。

15    Function<T,R>
接受一个输入参数，返回一个结果。

16    IntBinaryOperator
接受两个参数同为类型int,返回值类型也为int 。

17    IntConsumer
接受一个int类型的输入参数，无返回值 。

18    IntFunction<R>
接受一个int类型输入参数，返回一个结果 。

19    IntPredicate
：接受一个int输入参数，返回一个布尔值的结果。

20    IntSupplier
无参数，返回一个int类型结果。

21    IntToDoubleFunction
接受一个int类型输入，返回一个double类型结果 。

22    IntToLongFunction
接受一个int类型输入，返回一个long类型结果。

23    IntUnaryOperator
接受一个参数同为类型int,返回值类型也为int 。

24    LongBinaryOperator
接受两个参数同为类型long,返回值类型也为long。

25    LongConsumer
接受一个long类型的输入参数，无返回值。

26    LongFunction<R>
接受一个long类型输入参数，返回一个结果。

27    LongPredicate
R接受一个long输入参数，返回一个布尔值类型结果。

28    LongSupplier
无参数，返回一个结果long类型的值。

29    LongToDoubleFunction
接受一个long类型输入，返回一个double类型结果。

30    LongToIntFunction
接受一个long类型输入，返回一个int类型结果。

31    LongUnaryOperator
接受一个参数同为类型long,返回值类型也为long。

32    ObjDoubleConsumer<T>
接受一个object类型和一个double类型的输入参数，无返回值。

33    ObjIntConsumer<T>
接受一个object类型和一个int类型的输入参数，无返回值。

34    ObjLongConsumer<T>
接受一个object类型和一个long类型的输入参数，无返回值。

35    Predicate<T>
接受一个输入参数，返回一个布尔值结果。

36    Supplier<T>
无参数，返回一个结果。

37    ToDoubleBiFunction<T,U>
接受两个输入参数，返回一个double类型结果

38    ToDoubleFunction<T>
接受一个输入参数，返回一个double类型结果

39    ToIntBiFunction<T,U>
接受两个输入参数，返回一个int类型结果。

40    ToIntFunction<T>
接受一个输入参数，返回一个int类型结果。

41    ToLongBiFunction<T,U>
接受两个输入参数，返回一个long类型结果。

42    ToLongFunction<T>
接受一个输入参数，返回一个long类型结果。

43    UnaryOperator<T>
接受一个参数为类型T,返回值类型也为T。

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3、常用函数式接口使用

1??、Function<T, R> 功能型函数式接口

T：入参类型，R：出参类型

调用方法：R apply(T t); 

定义函数示例：Function<Integer, Integer> func = p -> p * 10;    // 输出入参的10倍

调用函数示例：func.apply(10);    // 结果100

接口定义说明：

package java.util.function;
import java.util.Objects;

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    // 将参数赋予给相应方法
    R apply(T t);

    // 先执行参数(即也是一个Function)的，再执行调用者(同样是一个Function)
    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
       Objects.requireNonNull(before);
       return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }

    // 先执行调用者，再执行参数，和compose相反。
    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }   

    // 返回当前正在执行的方法
    static <T> Function<T, T> identity() {
        return t -> t;
    } 
}

示例

        Function<Integer, Integer> times2 = i -> i*2;
        Function<Integer, Integer> squared = i -> i*i;

        System.out.println(times2.apply(4));
        System.out.println(squared.apply(4));

        //先4×4然后16×2,先执行apply(4)，在times2的apply(16),先执行参数，再执行调用者。
        System.out.println(times2.compose(squared).apply(4));  //32

        // 先4×2,然后8×8,先执行times2的函数，在执行squared的函数。
        System.out.println(times2.andThen(squared).apply(4));  //64

        // 取出 Function.identity().compose(squared) 的 squared执行，结果 4x4
        System.out.println(Function.identity().compose(squared).apply(4));   //16
        // 取出 Function.identity().apply(4) 的 4执行，结果 4
        System.out.println(Function.identity().apply(4));   //4

理解：Function类，是一个方法，类似c++里面函数指针，一个变量可以指向一个方法，并且可以把两个方法组合起来使用(使用compose和andThen)，而可以通过identity这个静态方法来获取当前执行的方法。

2??、Predicate<T>断言型函数式接口

T：入参类型；出参类型是Boolean 

调用方法：boolean test(T t);

定义函数示例：Predicate<Integer> predicate = p -> p % 2 == 0;    // 判断是否、是不是偶数

调用函数示例：predicate.test(100);    // 运行结果true

接口定义说明

package java.util.function;
import java.util.Objects;

// 一个谓词，布尔类型函数
@FunctionalInterface
public interface Predicate<T> {

    // 根据给定参数 获取布尔值
    boolean test(T t);

    // and 与 &&
    default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) && other.test(t);
    }

    // 取反
    default Predicate<T> negate() {
        return (t) -> !test(t);
    }

    // or 或者
    default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) -> test(t) || other.test(t);
    }

    // 相等
    static <T> Predicate<T> isEqual(Object targetRef) {
        return (null == targetRef)
                ? Objects::isNull
                : object -> targetRef.equals(object);
    }
}

示例

        String tempStr="Spring is A";
        Predicate<String> length5=p->p.length()>=5;
        Predicate<String> containA=p->p.contains("A");
        Predicate<String> containB=p->p.contains("B");
        // 长度大于5 true
        System.out.println(length5.test(tempStr));
        // 包含A  true
        System.out.println(containA.test(tempStr));

        // 长度大于5 and 包含A  true
        System.out.println(length5.and(containA).test(tempStr));
        // 长度大于5 and 包含B  false
        System.out.println(length5.and(containB).test(tempStr));
        // 长度大于5 or 包含B  false
        System.out.println(length5.or(containB).test(tempStr));
        // 长度大于5 取反  false
        System.out.println(length5.negate().test(tempStr));
        // 长度大于5 取反  false
        System.out.println(!length5.test(tempStr));

3??、Supplier<T>供给型函数式接口

T：出参类型；没有入参 

调用方法：T get();

定义函数示例：Supplier<Integer> supplier= () -> 100;    // 常用于业务“有条件运行”时，符合条件再调用获取结果的应用场景；运行结果须提前定义，但不运行。

调用函数示例：supplier.get();

接口定义说明：

package java.util.function;

// 生产型
@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {

    //得到一个结果
    T get();
}

示例

    public static String supplierTest(Supplier<String> supplier) {
        return supplier.get();
    }
    public static void main(String[] args) {
        String name = "测试";
        // () -> name.length() 无参数，返回一个结果（字符串长度）
        // 所以该lambda表达式可以实现Supplier接口
        System.out.println(supplierTest(() -> name.length() + ""));
    }

4??、Consumer<T>消费型

T：入参类型；没有出参 

调用方法：void accept(T t);

定义函数示例：Consumer<String> consumer= p -> System.out.println(p);    // 因为没有出参，常用于打印、发送短信等消费动作

调用函数示例：consumer.accept("18800008888");

接口方法定义

package java.util.function;
import java.util.Objects;

@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); };
    }
}

示例

   public static void modifyTheValue3(int value, Consumer<Integer> consumer) {
        consumer.accept(value);
    }

    public static void main(String[] args) {
        // (x) -> System.out.println(x * 2)接受一个输入参数x
        // 直接输出，并没有返回结果
        // 所以该lambda表达式可以实现Consumer接口
        modifyTheValue3(3, (x) -> System.out.println(x * 2));
    }

 1.4、方法引用和构造引用

　　方法引用是对Lambda表达式符合某种情况下的一种缩写，使得我们的Lambda表达式更加的精简， 也可以理解为Lambda表达式的另一种表现形式（缩写）

　　使用 :: 关键字来传递方法或者构造函数引用

方法引用

1、静态引用【指向静态方法的方法引用】类名::静态方法名

@FunctionalInterface
interface Converter<F, T> {
    T convert(F from);
}
public class TestReference {
    public static void main(String[] args) {
        //静态引用
        Converter<String, Integer> converter = Integer::valueOf;
        Integer converted = converter.convert("123");
        System.out.println(converted);   // 123
    }
}

2、指向任意类型实例方法的方法引用(这个实例为方法的参数)【类名::实例方法名】

        //指向任意类型实例方法的方法引用(这个实例为方法的参数)
        List<String> list = Arrays.asList("av","asdf","sad","324","43");
        List<String> collect = list.stream().map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList());
        System.out.println(collect);

3、向现有对象的实例方法的方法引用(这个实例为外部对象)【实例对象名::实例方法名】

        //指向现有对象的实例方法的方法引用(这个实例为外部对象)
        List<String> list2 = Arrays.asList("av","asdf","sad","324","43");
        String a="avasdf";
        List<String> collect2 = list2.stream().filter(a::contains).collect(Collectors.toList());
        System.out.println(collect2);

典型示例

        //传统Lambda表达式
        Consumer<String> consumer = (x) -> System.out.println(x);
        consumer.accept("Hi: 我是Lambda表达式实现的！");
        //方法引用实现
        consumer = System.out::println;
        consumer.accept("Hello : 我是使用方法引用实现的 ");

4、构造引用【类名 :: new 】

　　与函数式接口相结合，自动与函数式接口中方法兼容。 可以把构造器引用赋值给定义的方法。 

        //传统Lambda方式
        Supplier<Map> mapSupplier = ()-> new HashMap<String,String>();
        Map map = mapSupplier.get();
        System.out.println(map);

        //构造器引用
        mapSupplier = HashMap::new;
        map = mapSupplier.get();
        System.out.println(map);