java8函数式接口
2023-05-09 14:21:57 #java

函数接口有一个很简单的定义就是只有一个抽象函数的接口，函数接口使用注解 @FunctionalInterface 进行声明（注解声明不是必须的，如果没有注解，也是只有一个抽象函数，依旧会被认为是函数接口）。多一个或者少一个抽象函数都不能定义为函数接口，如果使用了函数接口注解又不止一个抽象函数，那么编译器会拒绝编译。函数接口在使用时候可以隐式的转换成 Lambda 表达式。

Java 8 中很多有很多不同功能的函数接口定义，都放在了 Java 8 新增的 java.util.function 包内。下面是一些关于 Java 8 中函数接口功能的描述。

函数式接口 描述
BiConsumer 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
BiFunction 代表了一个接受两个输入参数的方法，并且返回一个结果
BinaryOperator 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
BiPredicate 代表了一个两个参数的 boolean 值方法
BooleanSupplier 代表了 boolean 值结果的提供方
Consumer 代表了接受一个输入参数并且无返回的操作
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。
DoubleConsumer 代表一个接受 double 值参数的操作，并且不返回结果。
DoubleFunction 代表接受一个 double 值参数的方法，并且返回结果
DoublePredicate 代表一个拥有 double 值参数的 boolean 值方法
DoubleSupplier 代表一个 double 值结构的提供方
DoubleToIntFunction 接受一个 double 类型输入，返回一个 int 类型结果。
DoubleToLongFunction 接受一个 double 类型输入，返回一个 long 类型结果
DoubleUnaryOperator 接受一个参数同为类型 double, 返回值类型也为 double 。
Function 接受一个输入参数，返回一个结果。
IntBinaryOperator 接受两个参数同为类型 int, 返回值类型也为 int 。
IntConsumer 接受一个 int 类型的输入参数，无返回值 。
IntFunction 接受一个 int 类型输入参数，返回一个结果 。
IntPredicate 接受一个 int 输入参数，返回一个布尔值的结果。
IntSupplier 无参数，返回一个 int 类型结果。
IntToDoubleFunction 接受一个 int 类型输入，返回一个 double 类型结果 。
IntToLongFunction 接受一个 int 类型输入，返回一个 long 类型结果。
IntUnaryOperator 接受一个参数同为类型 int, 返回值类型也为 int 。
LongBinaryOperator 接受两个参数同为类型 long, 返回值类型也为 long。
LongConsumer 接受一个 long 类型的输入参数，无返回值。
LongFunction 接受一个 long 类型输入参数，返回一个结果。
LongPredicate 接受一个 long 输入参数，返回一个布尔值类型结果。
LongSupplier 无参数，返回一个结果 long 类型的值。
LongToDoubleFunction 接受一个 long 类型输入，返回一个 double 类型结果。
LongToIntFunction 接受一个 long 类型输入，返回一个 int 类型结果。
LongUnaryOperator 接受一个参数同为类型 long, 返回值类型也为 long。
ObjDoubleConsumer 接受一个 object 类型和一个 double 类型的输入参数，无返回值。
ObjIntConsumer 接受一个 object 类型和一个 int 类型的输入参数，无返回值。
ObjLongConsumer 接受一个 object 类型和一个 long 类型的输入参数，无返回值。
Predicate 接受一个输入参数，返回一个布尔值结果。
Supplier 无参数，返回一个结果。
ToDoubleBiFunction 接受两个输入参数，返回一个 double 类型结果
ToDoubleFunction 接受一个输入参数，返回一个 double 类型结果
ToIntBiFunction 接受两个输入参数，返回一个 int 类型结果。
ToIntFunction 接受一个输入参数，返回一个 int 类型结果。
ToLongBiFunction 接受两个输入参数，返回一个 long 类型结果。
ToLongFunction 接受一个输入参数，返回一个 long 类型结果。
UnaryOperator 接受一个参数为类型 T, 返回值类型也为 T。

Function

Function 接口位于包 java.util.function 下。 Function 接口中定义了一个 R apply(T t) 方法，它可以接受一个泛型 T 对象，返回一个泛型 R 对象，即参数类型和返回类型可以不同。

Java 8 源码

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@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;
    }
}

apply()方法

示例： 输入一个字符串 <T> String， 返回字符串的大写形式 <R> String。

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@Test
void functionTestApply() {
    Function<String, String> toUpperCase = str -> str.toUpperCase();
    String result = toUpperCase.apply("www.hglll.top");
    FunctionTest.log.info(result);
}

andThen()方法

示例： 输入一个字符串，获取字符串的长度，然后乘上 2。

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@Test
void functionTestAndThen() {
    Function<String, Integer> len = str -> str.length();
    Function<Integer, Integer> doubleLen = num -> num * 2;
    FunctionTest.log.info(len.andThen(doubleLen).apply("hglll.com").toString());
}

Supplier

Supplier 无参数，返回值类型为泛型 T。Supplier 使用场景比较单一。Supplier 由于没有参数输入，所以多用于对象创建，类似于一个对象创建工厂。可以使用 Lambda 方式创建任意对象，也可以使用对象构造方法的方法引用创对象

Java 8 源码

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package java.util.function;

@FunctionalInterface
public interface Supplier<T> {

    T get();
}

示例： 

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@Test
void supplierTestGet() {
    User user = this.userFactory(() -> new User());
    SupplierTest.log.info(user.toString());
}

@NotNull
private User userFactory(@NotNull Supplier<? extends User> supplier) {
    User user = supplier.get();
    user.setAge(12);
    user.setName("张三");
    return user;
}

@Data
static final class User {
    private String name;
    private Integer age;
}

BiFunction

BiFunction 和 Function 函数接口十分相似，它可以接受两个不同类型的参数（泛型 T 类型和 泛型 U 类型），然后返回一个其他类型的值（泛型 R 类型）。

Java 8源码

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package java.util.function;

import java.util.Objects;

@FunctionalInterface
public interface BiFunction<T, U, R> {

    R apply(T t, U u);

    default <V> BiFunction<T, U, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t, U u) -> after.apply(apply(t, u));
    }
}

示例： 接收两个字符串，返回字符串的长度和

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@Test
void biFunctionTest_1() {
    BiFunction<String, String, Integer> lengthFun = (s1, s2) -> s1.length() + s2.length();
    Integer length = lengthFun.apply("BiFunction", "test");
    log.info("字符串长度：{}", length);
}

输出结果

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BiFunction 和 Function

BiFunction 中的 andThen 方法可以接收一个 Function 参数，使用 andThen 时的运算逻辑，是把 BiFunction 的结果传入 Function 运算。

示例 1： 使用 BiFunction ，输入两个字符串，返回两个字符串的长度和；长度和输入到 Function，拼接上字符串 ” 长度和：“ 返回，然后输出这个结果。

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@Test
void biFunctionTest_2() {
    // 两个字符串长度和
    BiFunction<String, String, Integer> lengthBiFun = (s1, s2) -> s1.length() + s2.length();
    Function<Integer, String> function = s -> "字符串长度:" + s;
    String result = lengthBiFun.andThen(function).apply("BiFunction", "Function");
    log.info(result);
}

输出结果

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示例 2： 

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@Test
void biFunctionTest_3() {
    String result = Study1ApplicationTests.convert("BiFunction",
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                                                   (s1, s2) -> s1.length() + s2.length(),
                                                   r1 -> "字符串长度:" + r1);
    log.info(result);
}

public static <T1, T2, R1, R2> R2 convert(T1 t1,
                                          T2 t2,
                                          BiFunction<T1, T2, R1> biFunction,
                                          Function<R1, R2> function) {
    return biFunction.andThen(function).apply(t1, t2);
}

工厂模式

要创建的对象类

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@Data
@AllArgsConstructor
static final class User {
    private String name;
    private Integer age;
}

对象创建工厂

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public static <R extends User> User userFactory(String name,
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                                                BiFunction<String, Integer, R> biFunction) {
    return biFunction.apply(name, age);
}

示例： 

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@Test
void biFunctionTest_4() {
    User user1 = BiFunctionTest.userFactory("张三", 13, User::new);
    User user2 = BiFunctionTest.userFactory("李四", 18, User::new);
    BiFunctionTest.log.info(user1.toString());
    BiFunctionTest.log.info(user2.toString());
}

输出结果

BiFunctionTest.User(name=张三, age=13)
BiFunctionTest.User(name=李四, age=18)

User::new 输入两个参数，要有对应的构造函数 public User(String name, Integer age) 与之对应。

扩展

示例： 构建一个可以过滤指定集合条件的 filter 方法

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@Test
void biFunctionTest_5() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12);
    // 筛选 2 的倍数
    List<Integer> result1 = filter(list, 2, this::divisible);
    BiFunctionTest.log.info(result1.toString());
    // 筛选 3 的倍数
    List<Integer> result2 = filter(list, 3, this::divisible);
    BiFunctionTest.log.info(result2.toString());
    // 筛选 4 的倍数
    List<Integer> result3 = filter(list, 4, this::divisible);
    BiFunctionTest.log.info(result3.toString());
    // 筛选长度为 4 的字符串
    List<String> stringList = Arrays.asList("java", "node", "c++", "rust");
    List<String> stringList1 = filter(stringList, 4, (s, n) -> s.length() == 4 ? true : null);
    BiFunctionTest.log.info(stringList1.toString());
}

/**
 * n1 / n2 是否可以除尽
 */
private Boolean divisible(Integer n1, Integer n2) {
    if (n1 % n2 == 0) {
        return true;
    }
    return null;
}

/**
 * 过滤集合 List 中，符合 BiFunction<T, U, R> biFunction 的元素
 */
private <T, U, R> List<T> filter(List<T> list,
                                 U u,
                                 BiFunction<T, U, R> biFunction) {
    List<T> resultList = new ArrayList<>();
    for (T t : list) {
        if (biFunction.apply(t, u) != null) {
            resultList.add(t);
        }
    }
    return resultList;
}

输出结果

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BiPredicate

BiPredicate 和 Predicate 函数接口一样，都是返回一个布尔类型，唯一不同的是 Predicate 接受一个参数，而 BiPredicate 可以接受两个不同类型的参数。

Java 8 中源码

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package java.util.function;

import java.util.Objects;
@FunctionalInterface
public interface BiPredicate<T, U> {
    boolean test(T t, U u);

    default BiPredicate<T, U> and(BiPredicate<? super T, ? super U> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (T t, U u) -> test(t, u) && other.test(t, u);
    }

    default BiPredicate<T, U> negate() {
        return (T t, U u) -> !test(t, u);
    }

    default BiPredicate<T, U> or(BiPredicate<? super T, ? super U> other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (T t, U u) -> test(t, u) || other.test(t, u);
    }
}

test()方法

示例： 判断字符串长度是否是指定长度

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@Test
void biPredicateTest_test() {
    // 判断字符串的长度是否是指定长度
    BiPredicate<String, Integer> biFunction = (s, i) -> s.length() == i;
    System.out.println(biFunction.test("Java", 3));
    System.out.println(biFunction.test("Java", 4));
    System.out.println(biFunction.test("www.baidu.com", 10));
    System.out.println(biFunction.test("www.hglll.top", 14));
}

输出结果：false true false false

and()方法

示例： 判断字符串是否以指定字符开头且以指定字符结束

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@Test
void biPredicateTest_and() {
    BiPredicate<String, String> startPredicate = (s1, s2) -> s1.startsWith(s2);
    BiPredicate<String, String> endPredicate = (s1, s2) -> s1.endsWith(s2);
    boolean test = startPredicate.and(endPredicate).test("hglll", "w");
    System.out.println(test);
    boolean test1 = startPredicate.and(endPredicate).test("wsw", "w");
    System.out.println(test1);
}

输出结果：false true

BiPredicate 作为参数

示例： 使用 BiPredicate 作为参数，实现对 List 集合的过滤操作

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@Data
@AllArgsConstructor
static final class User {
    private String name;
    private Integer age;
}
@Test
void biPredicateTest() {
    List<User> list = new ArrayList<>();
    list.add(new User("张三", 23));
    list.add(new User("李四", 27));
    list.add(new User("赵六", 17));
    list.add(new User("五六七", 45));
    BiPredicate<String, Integer> age = (n, a) -> a == 2;
    BiPredicate<String, Integer> name = (n, a) -> "李四".equals(n);
    BiPredicate<String, Integer> ageAndName = (n, a) -> "五六七".equals(n) || a == 2;
    System.out.println(BiPredicateTest.filter(list, age));
    System.out.println(BiPredicateTest.filter(list, name));
    System.out.println(BiPredicateTest.filter(list, ageAndName));
}
public static <T extends User> List<T> filter(List<T> list, BiPredicate<String, Integer> biPredicate) {
    return list.stream()
            .filter(user -> biPredicate.test(user.getName(), user.getAge()))
            .collect(Collectors.toList());
}

输出结果

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UnaryOperator

UnaryOperator 函数接口是 Function 函数接口的扩展，它可以传入一个泛型 T 参数，返回一个泛型 T 结果。

Java 8 源码

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package java.util.function;

@FunctionalInterface
public interface UnaryOperator<T> extends Function<T, T> {

    static <T> UnaryOperator<T> identity() {
        return t -> t;
    }
}

apply()方法

示例： 分别使用 UnaryOperator 和 Function 把字符串转换为大写形式。

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@Test
void unaryOperatorTestApply() {
    Function<String, String> upperFun1 = s -> s.toUpperCase();
    UnaryOperator<String> upperFun2 = s -> s.toUpperCase();

    String res1 = upperFun1.apply("hglll.top");
    String res2 = upperFun2.apply("hglll.top");

    UnaryOperatorTest.log.info(res1);
    UnaryOperatorTest.log.info(res2);
}

输出结果：HGLLL.TOP HGLLL.TOP

identify()方法

不做任何处理，直接返回参数本身，和 Function.identify() 效果一样。

示例： 把字符串集合转换成 key 为大写字符串，value 为字符串本身的 Map（使用 identity 方法返回本身）。

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@Test
void unaryOperatorTestIdentity() {
    Function<String, String> upperFun1 = s -> s.toUpperCase();
    UnaryOperator<String> upperFun2 = s -> s.toUpperCase();

    List<String> list = Arrays.asList("java", "node", "c++", "rust", "hglll.top");

    Map<String, String> map1 = list.stream()
        .collect(Collectors.toMap(upperFun1::apply, Function.identity()));

    Map<String, String> map2 = list.stream()
        .collect(Collectors.toMap(upperFun2::apply, UnaryOperator.identity()));

    Map<String, String> map3 = list.stream()
        .collect(Collectors.toMap(upperFun2::apply, t -> t));

    UnaryOperatorTest.log.info(map1.toString());
    UnaryOperatorTest.log.info(map2.toString());
    UnaryOperatorTest.log.info(map3.toString());
}

UnaryOperator 作为参数

示例 1： 使用 UnaryOperator 作为参数，修改 List 集合中每个元素。

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@Test
void unaryOperatorTestParam() {
    List<String> list = Arrays.asList("java", "node", "c++", "rust", "hglll.top");
    UnaryOperator<String> upperFun = s -> s.toUpperCase();
    List<String> resultList = this.map(list, upperFun);
    UnaryOperatorTest.log.info(resultList.toString());

    List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
    UnaryOperator<Integer> doubleInt = i -> i * 2;
    List<Integer> integers = map(intList, doubleInt);
    UnaryOperatorTest.log.info(integers.toString());
}

private <T> List<T> map(List<T> list, UnaryOperator<T> unaryOperator) {
    List<T> resultList = new ArrayList<>();
    for (T t : list) {
        resultList.add(unaryOperator.apply(t));
    }
    return resultList;
}

示例 2： 使用 UnaryOperator 作为参数，修改 List 集合中每个元素，先转大写，再截取前三位。

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@Test
void unaryOperatorTestMultiParam() {
    List<String> list = Arrays.asList("java", "node", "c++", "rust", "hglll.top");
    // 转大写
    UnaryOperator<String> upperFun = s -> s.toUpperCase();
    // 截取 3 位
    UnaryOperator<String> subFun = s -> s.substring(0, 3);
    List<String> resultList = this.map(list, upperFun, subFun);
    UnaryOperatorTest.log.info(resultList.toString());
}

private <T> List<T> map(List<T> list, UnaryOperator<T>... unaryOperator) {
    List<T> resultList = new ArrayList<>();
    for (T t : list) {
        for (UnaryOperator<T> operator : unaryOperator) {
            t = operator.apply(t);
        }
        resultList.add(t);
    }
    return resultList;
}
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