Java 8 函数式接口

Java 8 的函数式编程是在吸收了其他语言的精髓后得到的产物，在原有的基础上新增了更多抽象的函数式接口，便于开发者实现高效优雅的编码。

此前常见的函数式接口包括 Runnable，Callable，Comparator 等，新增的函数式接口定义在 java.util.function 包中，常见的基本接口主要包括 predicate，Consumer，Supplier 和 Function，他们的含义以及使用特征大致概括如下表：

在 JDK8 之前，实现函数式接口的方式主要是通过重新匿名内部类，最经典的例子就是 Comparator 接口中 compare方法的重写。自 JDK8 开始，我们就可以通过 lambda 表达式更加简洁地实现函数式接口，优化了原来的匿名内部类的形式。

通过查看源码发现，在函数式接口下共有三种类型的方法：

• 唯一的抽象方法。接口内如果存在其他方法，都是基于这个抽象方法进行拓展的。
• 使用 default 定义的普通方法（默认方法）。如果接口中的默认方法不能满足某个实现类需要，那么实现类可以覆盖默认方法。签名跟接口 default 方法一致，但是不能再使用 default 修饰符。
• 使用 static 修饰的静态方法，可直接调用。

如果想要定义一个函数式接口，可以使用注解 @FunctionInterface，只定义一个抽象方法即可。

函数式接口在实际应用中，其本质就是将一个函数的表达当作一个参数进行传递和处理，也就是对方法进行引用，因此使用 lambda 表达进行实例化能更加高效地进行编码。

谓词型（断言型）接口用来判断入参的泛型 T 对象是否符合特定条件，如果符合则返回 true，否则返回 false。该接口源码中定义了一个抽象方法 test：

boolean test(T t);

另外还提供了诸如与、或、非操作的方法，通过入参传入其他 predicate 方法，实现多个条件相结合：

default Predicate and(Predicate other) {
    Objects.requireNonNull(other);
    return (t) -> test(t) && other.test(t);
}
default Predicate or(Predicate other) {
    Objects.requireNonNull(other);
    return (t) -> test(t) || other.test(t);
}
default Predicate negate() { return (t) -> !test(t); }
static  Predicate isEqual(Object targetRef) {
    return (null == targetRef)
        ? Objects::isNull 
        : object -> targetRef.equals(object);
}
static  Predicate not(Predicate target) {
    Objects.requireNonNull(target);
    return (Predicate)target.negate();
}

由于接口不能直接实例化，所以可以通过内部匿名类或者 lambda 表达式进行实例化。下面以 lambda 表达式为例：

// 满足给定条件的字符串将其打印出来，否则打印"nothing"
void demoPredicate() {
    String str = "demo string for predicate test";
    printResult(str, s -> length(s) > 20);  // 长度大于20才打印
}
 void printResult(String str, Predicate predicate) {
    predicate.test(str) ? System.out.println(str) : System.out.println("nothing");
}

在 java.util.function 包中还定义了针对特定基本类型的断言型接口，其用法跟上述基本一致，因此不再作详细说明。

消费型接口顾名思义，消耗接收的一个泛型 T 入参，执行操作后，不返回结果。其源码定义了一个抽象方法 accept 以及一个 andThen 方法：

void accept(T t);
default Consumer andThen(Consumer after) {
    Objects.requireNonNull(after);
    return (T t) -> { accept(t);  after.accept(t);};
}

我们把上面的例子做一点修改，将打印字符串这个操作作为一个入参：

void demoConsumer() {
    String str = "demo string for consumer test";
    consumeAction(str, s -> System.out.println(s));
}
 void consumeAction(String str, Consumer consumer) {
    consumer.accrpt(str);
}

供给型可以生成一个泛型 T 对象进行返回，无需接收入参。其源码定义了一个抽象方法 get：

T get();

以获取当前系统时间作为例子进行说明：

void demoSupplier() {
    Long time = supply(() -> System.currentTimeMillis());
}
 T supply(Supplier supplier) {
    return supplier.get();
}

功能型接口，该单词本身也是函数的意思，其接收一个泛型 T 对象，返回一个泛型 R 对象。其源码定义了一个基础的抽象方法 apply 以及其他延伸方法：

R apply(T t);

// 先执行before对象的apply方法，再对结果执行当前对象的apply方法。
default  Function compose(Function before) {
    Objects.requireNonNull(before);
    return (V v) -> apply(before.apply(v));
}

// 先执行当前对象的apply方法， 再对结果执行after对象的apply方法。
default  Function andThen(Function after) {
    Objects.requireNonNull(after);
    return (T t) -> after.apply(apply(t));
}   

// 返回一个函数对象，其执行了apply()方法只会返回入参。
static  Function identity() {
    return t -> t;
} 

以对字符串添加指定前缀后再获取长度作为例子进行说明：

void demoFunction() {
    String str = "demo string for function test";
    System.out.println(func(str, s -> "Content: " + s), String::length);
}
 R func(T t, Function f1, Function f2) {
    // 先执行f1（添加前缀），后执行f2（获取长度）
    return f1.andThen(f2).apply(t);
}

在 Function 接口之下，还有有一些常用的子接口，如 UnaryOperator 和 BinaryOperator，在一定程度上拓展了 Function 接口的功能。

UnaryOperator 是一元操作符的意思，该接口接收一个泛型 T 对象，返回相同类型的 T 对象。从源码中可以发现，UnaryOperator 继承了 Function 接口，定义了一个方法 identity：

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

BinaryOperator 是二元操作符的意思，该接口接收两个相同的泛型 T 对象，返回一个泛型 R 对象。从源码中可以看出，其继承了 BiFunction 接口，并定义了 apply 方法：

R apply(T t， U u);

由于这两个接口继承了 Function 接口，因此同样可以使用 apply 方法。