JAVA8学习总结——函数式编程与lambda表达式

       概述

       java8引入lambda表达式，提倡函数式编程。根据一些函数编程的定义指出，函数式编程是基于λ演算，而λ演算的一大特点就是以函数作为输入和输出。

         至于以函数作为输入和输出，在javaScript中体现得更明显一些，如下：

function function1(num1,num2){var reulst  = num1+num2;document.write(reulst);}function function2(fn){ //以函数fn作为输入return fn;  //以函数fn作为输出}var a  = function2(function1)a(2,3);  //调用时才执行两个数值的计算和document.write;

再看一下java8引入的lambda表达式的写法：

public class LambdaTest {public static void main(String[] args) {LambdaTest lambdaTest = new LambdaTest();String result = lambdaTest.composeStr("hello world",（value） -> value+"--你好，世界！！");System.out.println(result);}public String composeStr(String str,Function<String,String> function){   return function.apply(str);}}

          其中（ (value) -> value+"--你好，世界！！"）这一段即为lambda表达式。这段代码看起来很像一个函数，以“->”作为分割符，左边是输入参数，右边是函数的执行体。但是与上面的javaScript代码又有一些不一样，javaScript中的输入参数直接就是函数本身，而java的函数输入则依赖于一个接口，即Function。也就是说，在javaScript中，函数和变量是同等地位,即：参数fn可以是一个函数，也可以是一个变量值；而在java中则不是，需要依托Function这个接口，也就是人们常说的执行环境。在java中，当把这里的Function换成其他的类型的参数时，就无法执行了。这是由以前java版本决定的，以前的java版本必须以变量作为输入和返回，为了向后兼容，则提出了Function这个接口。

          在上面的概述中，提到了两个重要的内容：1、lambda表达式的语法；2、Functioni接口

          Lambda表达式的语法(java)：

                    （param1,param2,param3） -> {...} //参数列表 -> 执行体

          Lambda表达式是一种匿名的函数，没有访问修饰符，返回值声明。

          在上面的java代码中，没有出现花括号{}。这里因为还有两个概念：1、表达式(expression)；2、语句（statement）。

          如果执行体只有一行 ，称之为表达式。表达式执行有一个特点，就是一定有返回值，跟（a > b）这类的表达式一样。所以，上面的代码中的Lambda表达式中，没有return关键字；在语句的结尾也没有分号（；）。

          如果是多行，称之为语句。语句是没有返回值的，所以当有多行执行体的时候，必须有花括号{}。如果要有返回值，还必须在需要返回位置加上return关键字。如：{return a+b;}

          如果Lambda表达式中的参数列表只有一个，则可以不用写括号。

          如果Lambda表达式中的参数列表没有参数，则必须要有()，括号中没有参数。

          注：参数前面是可以指定类型的，JDK有类型推断，可以自动解析参数的类型。如果遇到无法解析的情况，则需要我们手动指定类型。如：(String param1,String param2)。指定类型之后，必须使用括号括起来。

          Function接口：

          这个接口有三个比较重要的特点：

                    1、有@functionalInterface注解

                    2、有一个apply方法

                    3、有compose和andThen两个默认方法，且有方法体。（java8中，接口中的方法可以有方法体；但必须用default关键字修饰）。

          @FunctionalInterface接口是一种契约，被其修饰的接口称为函数式接口。这类接口有两个共同的特征：

                    1、有且只有一个方法，该方法接口一个参数，并返回一个参数。

                    2、覆写Object类的公用方法的方法不能算作是该接口的函数方法，也就是说覆写toString()之类的方法，不影响函数接口的定义（只能有一个方法）。

          至于为什么会有这种契约，主要是因为java语言是一种以变量作为输入和输出的语言。要引入Lambda表达式和函数式编程，又要向后兼容以前的JDK版本。这种约束都是特定的含义的：

          首先，接收一个参数，并返回一个结果。这个特征是java中方法的典型特征。

          其次，有且只有一个方法。函数式编程强调以函数作为输入和输出，但是java语言并不具备这个能力。所以通过在接口中定义一个方法，且限制它只能有一个方法，这样就能将外部传入的方法体放入这个仅有的方法里面。这样做，既没有破坏java其他的语言特性，同时又能满足函数式编程的特征。这也就是上面说的，在java中，函数与变量并不是同等地位。java中的函数式编程需要依托Function这样的执行环境。

          再者，覆写Object类的公用方法，不算是接口默认的方法。在java中，Object是所有类的父类，所有类总都会有Object的公用方法，自然在函数式接口中也不会列外。所以覆写这些方法并不会影响接口中的有且仅有一个方法的特性。

          最后，对于被@FunctionInterface修饰的接口，称为函数式接口。没有被改注解修饰，且满足上面的两个特征的接口也算作是函数式接口。也就是说，在java8中，这种特征的接口被当成了一种默认的方式。这也就是为什么java8提倡函数式编程的原因吧。

         在JDK8中有很多这种接口，如：Predicate,Consumer  等等。

          函数式编程与Lambda表达式

          函数式编程有三个重要的特点：

                    1、惰性计算。

                    2、以函数作为输入和输出，传递的是行为 ，而不是值

                    3、引用透明，无状态。

                    4、高度抽象化。

先看一段代码：

public class NumberFunction {    public Integer calculateInteger(Integer number, Function<Integer,Integer> function){        return function.apply(number);    }}public class CalculateTest01 {    public static void main(String[] args) {        NumberFunction numberFunction = new NumberFunction();        System.out.println(numberFunction.calculateInteger(3,value -> value +1));    }}public class CalculateTest02 {    public static void main(String[] args) {        NumberFunction numberFunction = new NumberFunction();        System.out.println(numberFunction.calculateInteger(3,value -> value -1));    }}

          在上面的代码中，同一个类的同一个方法，因为传入的执行方式不一样而得出不一样的结果。一个加1，另一个则是减1.这也就体现了函数编程的两个特征（传递的是行为，而不是值和高度的抽象化）。换做以前的java代码，需要为“+”和“-”分别定义不同的方法。用两句话概括一下这里的抽象化：

                    1、calculateInteger的定义是：我需要对这个传入参数进行计算，怎么计算，由您决定。

                    2、如果单独做一个加法的方法，它的定义是：我需要对这个传入的值进行“加1”操作，你无法改变我的行为。

          很明显，函数式编程的做法显得更优雅一些，同时也可以看出，抽象程度更高。

          只有在方法被调用的时候，才进行值得运算，这也就是惰性计算。因为是惰性计算，调用时才进行计算，可以得到多种可能性的输出。而且，整个过程都是无状态的参数传递，没有保留任何的状态。正式由于这种无状态的透明引用，是的在上面的惰性计算中不会产生副作用。就像多线程编程中，都是讲变量声明在方法内部，方法结束即销毁，不保留状态，是影响范围变小。

以上仅为本人学习总结，如有不当之处，还望指正，谢谢！！！