1.3 函数式接口

Posted 2020-08-23 叶枫声

1.3 函数式接口

正如我们讨论所述，在Java 中有许多已有的接口都需要封装代码块，例如Runnable或者Comparator。lambda 表达式与这些接口是向后兼容的。

对于只包含一个抽象方法的接口，你可以通过lambda 表达式来创建该接口的对象。这种接口被称为函数式接口。

注意：你可能奇怪为什么函数式接口必须只有一个抽象方法。难道接口中的方法不都是抽象的吗？事实上，接口经常会重新声明Object 类中的方法，例如toString 或者clone，而这些方法声明并不是抽象的。（Java API 中的某些接口重新声明Object 类的方法，是为了关联javadoc 的注释。具体例子可以参考Comparator API。）你将在第1.7 节看到更重要的一点，即在Java 8 中接口可以声明非抽象的方法。

为了演示函数式接口转换，我们以Arrays.sort 方法为例。该方法的第二个参数需要一个Comparator 接口（该接口只含有一个方法）的实例。接下来我们编写一个简单的lambda 表达式：
 

1. Arrays.sort(words,  
2. (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length())); 

在这个表达式背后，Arrays.sort 方法会接收一个实现了Comparator<String>接口的类的实例。调用该对象的compare 方法会执行lambda 表达式中的代码。这些对象和类的管理完全依赖于如何实现，因此比传统的内部类效率更高。你最好将一个lambda 表达式想象成一个函数，而不是一个对象，并记住它可以被转换为一个函数式接口。

这种到接口的转换使得lambda 表达式非常引人注目，它的语法是如此精简。下面是另外一个示例：
 

1. button.setOnAction(event -> 
2. System.out.println("Thanks for clicking!")); 

显然其可读性也比内部类好了很多。

事实上，函数式接口的转换是你在Java 中使用lambda 表达式能做的唯一一件事。在其他支持函数文本的编程语言中，你可以声明像(String, String) -> int 这样的函数类型，声明这种类型的变量，并使用这些变量来保存函数表达式。但是，Java 设计者们还是决定坚持使用熟悉的接口概念，而没有将函数类型添加到Java 中。

注意：你甚至不能将一个lambda 表达式赋值给一个Object 类型的变量，因为Object 不是一个函数式接口。

Java API 在java.util.function 包中定义了许多非常通用的函数式接口（我们将在第2 章和第3 章中对这些接口进行详细讲解）。其中接口BiFunction<T,U,R> 描述了T 和U 类型的方法参数及返回类型R。你可以将我们的字符串比较lambda 表达式保存在一个该类型的变量中。
 

1. BiFunction<String, String, Integer> comp 
2. = (first, second) -> Integer.compare(first.length(), second.length()); 

但是，这对排序并不能起到什么帮助作用。不存在接收BiFunction 作为参数的Arrays.sort 方法。如果你之前使用过其他函数式编程语言，你可能会对此感到奇怪。

但是对于Java 开发人员来说，这再自然不过了。像Comparator 这样的接口有着特定的目的，而不仅仅是一个接收参数和返回类型的方法。Java 8 保留了这一习惯。当你希望使用lambda 表达式时，你仍然要牢记表达式的目的，并为它指定一个函数式接口。

现在Java 8 本身的API 使用了java.util.function 中的接口，将来这些接口很可能被应用在各个地方。但是请记住，任何一个lambda 表达式都可以等价转换成现在所使用的API 中对应的函数式接口。

注意：你可以在任意函数式接口上标注@FunctionalInterface 注解，这样做有两个好处。首先，编译器会检查标注该注解的实体，检查它是否是只包含一个抽象方法的接口。另外，在javadoc 页面也会包含一条声明，说明这个接口是一个函数式接口。

该注解并不要求强制使用。从概念上来讲，所有只含有一个抽象方法的接口都是函数式接口，但是使用@FunctionalInterface 注解会让你的代码看上去更清楚。

最后，当一个lambda 表达式被转换为一个函数式接口的实例时，请注意处理检查期异常。如果lambda 表达式中可能会抛出一个检查期异常，那么该异常需要在目标接口的抽象方法中进行声明。例如，以下表达式会产生一个错误：
 

1. Runnable sleeper = () -> { System.out.println("Zzz"); Thread.sleep(1000); };  
2. //错误：Thread.sleep 可以抛出一个检查期的InterruptedException。 

由于Runnable.run 不能抛出任何异常，所以这个赋值是不合法的，有两种方法可以修正该问题。一种是在lambda 表达式中捕获异常，另一种是将lambda 表达式赋给一个其抽象方法可以抛出异常的接口。例如，Callable 接口的call 方法可以抛出任何异常，因此，你可以将该lambda 表达式赋给Callable<Void>（如果你添加一条“return null”语句）。