00 后 Dromara 成员带你学 Java Lambda 函数编程

2022-08-25 11:00 https://my.oschina.net/dromara/blog/5569471 Dromara开源组织次阅读条评论

我的名字叫阿超年龄 21 岁家在灶王镇西南部的别墅区区内未婚我在一家普通公司做 Java 开发每天最晚也会在八点前回家不抽烟偶尔沾点酒晚上十二点上床保证睡足八个小时睡前写一篇博客再做二十分钟仰卧起坐暖身然后再睡觉基本能熟睡到天亮像婴儿一样不留下任何疲劳和压力就这样迎来第二天的早晨医生都说我很正常。

阿超是新晋 Dromara 开源组织成员、Hutool Committer

目前技术栈包括不限于 Java、JavaScript、TypeScript、React、Vue、Python 等

热爱做开源，给 Sa-Token、Easy-ES 等项目都贡献过代码

正文

距离我加入 hutool-commiter 已经有一段时间了，想起曾经封装过的一个类 Opt，就是使用 lambda 解决空指针问题。按照惯例，先介绍下 dromara 组织下的项目 hutool

Hutool 是一个小而全的 Java 工具类库，通过静态方法封装，降低相关 API 的学习成本，提高工作效率，使 Java 拥有函数式语言般的优雅，让 Java 语言也可以 “甜甜的”。

这个类 Opt 的灵感来源是对 jdk 内置的 java.util.Optional 的拓展，在一些细节方面进行了简化处理

// 之前:String username;if (user != null && user.getUsername() != null) {  username = user.getUsername();} else {  username = "no name";}// 现在：String username = Opt.ofNullable(user).map(User::getUsername).orElse("no name");

关于 Opt 和 Optional 的差异我们先按下不表

下面主要是通过其介绍 lambda 的使用

快速上手

依靠 idea 编译器的提示进行快速上手

下方是判断 user 是否为空，不为空通过 User#getSchool() 获取学校名的操作

例如此处我写到这里

User user = new User();// idea提示下方参数，果没显示，光标放到括号里按ctrl+p主动呼出                     |Function<? super User,?> mapper|Opt.ofNullable(user).map()

这里 idea 为我们提示了参数类型，可这个 Function 我也不知道它是个什么

实际上，我们 new 它一个就好了

Opt.ofNullable(user).map(new Fun)                            |Function<User, Object>{...} (java.util.function)   |  <-戳我                            |Func<P,R> cn.hutool.core.lang.func                 |

这里 idea 提示了剩下的代码，我们选 Function 就行了，接下来如下：

Opt.ofNullable(user).map(new Function<User, Object>() {})

此处开始编译报错了，不要着急，我们这里根据具体操作选取返回值

例如这里是想判断 user 是否为空，不为空时调用 getSchool，从而获取其中的返回值 String 类型的 school

我们就如下写法，将第二个泛型，也就是象征返回值的泛型改为 String：

Opt.ofNullable(user).map(new Function<User, String>() {})

然后这里红线提示了，我们就使用 idea 的修复所有，默认快捷键 alt+ 回车

Opt.ofNullable(user).map(new Function<User, String>() {})                                                | 💡 Implement methods                  |  <-选我                                                  | ✍  Introduce local variable          |                                                  | ↩  Rollback changes in current line   |

选择第一个 Implement methods 即可，这时候弹出一个框，提示让你选择你想要实现的方法

这里就选择我们的 apply 方法吧，按下一个回车就可以了，或者点击选中 apply，再按一下 OK 按钮

||IJ| Select Methods to Implement                        X ||                                                          || 👇  ©  |  ↹  ↸                                          || -------------------------------------------------------- || | java.util.function.Function                            || | ⒨ 🔓 apply(t:T):R                                     |      <-选我选我| | ⒨ 🔓 compose(before:Function<? super V,? extents T):Fu|| | ⒨ 🔓 andThen(after:Function<? super R,? extends V>):Fu|| |                                                        || | ========================================               |                                        | -------------------------------------------------------- ||  ☐ Copy JavaDoc                                          ||  ☑ Insert @Override               |  OK  |  | CANCEL |   |     <-选完点我点我

此时此刻，代码变成了这样子

Opt.ofNullable(user).map(new Function<User, String>() {    @Override    public String apply(User user) {        return null;    }})

这里重写的方法里面就写你自己的逻辑 (别忘了补全后面的分号)

Opt.ofNullable(user).map(new Function<User, String>() {    @Override    public String apply(User user) {        return user.getSchool();    }});

我们可以看到，上边的 new Function() 变成了灰色

我们在它上面按一下 alt+enter(回车)

Opt.ofNullable(user).map(new Function<User, String>() {    @Override                              | 💡 Replace with lambda             > |  <-选我啦    public String apply(User user) {       | 💡 Replace with method reference   > |        return user.getSchool();           | 💎 balabala...                     > |    }});

选择第一个 Replace with lambda，就会自动缩写为 lambda 啦

Opt.ofNullable(user).map(user1 -> user1.getSchool());

如果选择第二个，则会缩写为我们双冒号格式

Opt.ofNullable(user).map(User::getSchool);

接下来我们获取值即可

// 这里的school可能为null，String school = Opt.ofNullable(user).map(User::getSchool).get();// 如果想要为其提供默认值，可以使用orElseString school = Opt.ofNullable(user).map(User::getSchool).orElse("NO_SCHOOL");// 如果想要为null时才调用方法为其提供默认值，可以使用orElseGet// 这在一些为null时 使用db新增并返回值的场景下很有用String school = Opt.ofNullable(user).map(User::getSchool).orElseGet(() -> User.getDefaultSchool());

进阶

简单来说：函数式编程就是把我们的函数 (方法) 作为参数 / 变量传递、调用等，有点像反射的 Method 对象，都是作为函数的载体

例子：自定义函数式接口

import java.io.Serializable;
/** * 可序列化的Functional * * @author VampireAchao * @since 2021/6/13 16:42 */@FunctionalInterfacepublic interface Func<T, R> extends Serializable {
    /**     * 调用     *     * @param t 参数     * @return 返回值     */    R apply(T t);}

我们定义一个类可以去实现该接口

/** * 可序列化的函数式接口实现类 * * @author VampireAchao * @since 2021/6/13 16:45 */public class FuncImpl implements Func<Object, String> {    /**     * 调用     *     * @param o 参数     * @return 返回值     */    @Override    public String apply(Object o) {        return o.toString();    }}

这里就有个问题：假设我有很多的地方需要不同的类去实现 Func，我就得每次都去写这么一个类，然后实现该接口并重写方法

这样很麻烦！因此我们使用匿名内部类

        Func<String, Integer> func = new Func<String, Integer>() {            /**             * 调用             *             * @param s 参数             * @return 返回值             */            @Override            public Integer apply(String s) {                return s.hashCode();            }        };

我们可以看到，使用了匿名内部类后不用每次去新建这个类了，只需要在调用的地方，new 一下接口，创建一个匿名内部类即可

但这样还有个问题，我们每次都要写这么一大堆，特别麻烦

由此而生，我们有了 lambda 这种简写的形式

Func<String, String> func1 = (String s) -> {    return s.toUpperCase();};

如果只有一行，我们可以省略掉中括号以及 return

Func<String, String> func2 = (String s) -> s.toUpperCase();

我们可以省略掉后边 lambda 中的参数类型，因为前面已经定义过了，编译器能自动推断

        Func<String, String> func3 = s -> s.toUpperCase();

如果我们满足特定的形式，我们还可以使用双冒号的形式缩写

Func<String, String> func4 = String::toUpperCase;

这里除了我们的参数 -> 返回值写法：

s-> s.toUpperCase()

还有例如无参数带返回值写法 ()->"yes"、无参无返回值写法 ()->{} 等等

而双冒号这种写法至少有如下几种：

package com.ruben;
import java.util.function.Function;import java.util.function.IntFunction;import java.util.function.Supplier;
/** * 语法糖——双冒号写法:: * * @author VampireAchao * @since 2021/7/1 17:44 */public class MethodReferences {
    public static Object staticSupplier() {        return "whatever";    }
    public Object instanceSupplier() {        return "whatever";    }
    public Object anonymousInstanceFunction() {        return "whatever";    }
    public static void main(String[] args) {        // 引用构造函数        Supplier<MethodReferences> conSup = () -> new MethodReferences();        conSup = MethodReferences::new;        // 数组构造函数引用        IntFunction<int[]> intFunction = value -> new int[value];        // intFunc == new int[20];        int[] intFuncResult = intFunction.apply(20);        // 引用静态方法        Supplier<Object> statSup = () -> staticSupplier();        statSup = MethodReferences::staticSupplier;        Object statSupResult = statSup.get();        // 引用特定对象的实例方法        Supplier<Object> instSup = new MethodReferences()::instanceSupplier;        instSup = new MethodReferences()::instanceSupplier;        Object instSupResult = instSup.get();        // 引用特定类型的任意对象的实例方法        Function<MethodReferences, Object> anonInstFunc = streamDemo -> streamDemo.anonymousInstanceFunction();        anonInstFunc = MethodReferences::anonymousInstanceFunction;
    }
}

顺便放几个常用的函数式接口写法

package com.ruben;
import java.math.BigDecimal;import java.util.function.*;
/** * 常用的几个函数式接口写法 * * @author VampireAchao * @since 2021/7/1 17:44 */class Usual {
    public static Consumer<Object> consumer() {        // 有参数无返回值        return o -> {        };    }
    public static Function<Integer, Object> function() {        // 有参数有返回值        return o -> o;    }
    public static Predicate<Object> predicate() {        // 有参数，返回值为boolean，注意 o -> null 写法调用test执行lambda时会NPE        return o -> true;    }
    public static Supplier<Object> supplier() {        // 无参数有返回值        return Object::new;    }
    public static BiConsumer<String, Integer> biConsumer() {        // 俩参数无返回值        return (q, o) -> {        };    }
    public static BiFunction<Integer, Long, BigDecimal> biFunction() {        // 俩参数，有返回值        return (q, o) -> new BigDecimal(q).add(BigDecimal.valueOf(o));    }
    public static UnaryOperator<Object> unaryOperator() {        // 一个参数，返回值类型和参数一样        return q -> q;    }
    public static BinaryOperator<Object> binaryOperator() {        // 俩参数和返回值类型保持一致        return (a, o) -> a;    }
}

Stream 介绍

Java 8 API 添加了一个新的抽象称为流 Stream，可以让你以一种声明的方式处理数据。方法全是传入函数作为参数，来达到我们的目的。

// 声明式编程是告诉计算机需要计算“什么”而不是“如何”去计算// 现在，我想要一个List，包含3个数字8List<Integer> list =        // 我想要：        Stream        // 8        .generate(() -> 8)        // 3个        .limit(3)        // 最后收集起来转为List        .collect(Collectors.toList());// 结果 [8, 8, 8]

Stream 使用一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。

// 就像sql里的排序、截取// 我要把传入的list逆序，然后从第五个(元素下标为4)开始取值，取4条List<String> list = Arrays.asList("dromara", "Hmily", "Hutool", "Sa-Token", "Jpom", "TLog", "Cubic", "Koalas-rpc", "Fast Request");list = list.stream()        // 排序(按照自然顺序的逆序)        .sorted(Comparator.reverseOrder())        // 从下标为4开始取值        .skip(4)        // 取4条        .limit(4)        // 最后收集起来转为List        .collect(Collectors.toList());// 结果 [Jpom, Hutool, Hmily, Fast Request]

Stream API 可以极大提高 Java 程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码

/** * 老办法实现一个list，存储3个8，并转换为String * * @return [8, 8, 8] */private static List<String> oldFunc() {    List<Integer> list = Arrays.asList(8, 8, 8);    List<String> stringList = new ArrayList<>(list.size());    for (Integer integer : list) {        stringList.add(String.valueOf(integer));    }    return stringList;}
/** * Stream实现一个list，存储3个8，并转换为String * * @return [8, 8, 8] */private static List<String> newFunc() {    return Stream.generate(() -> 8).limit(3).map(String::valueOf).collect(Collectors.toList());}

生成 26 个大写字母组成的集合

List<Character> abc = Stream.iterate('A', i -> (char) (i + 1)).limit(26).collect(Collectors.toList());// [A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P, Q, R, S, T, U, V, W, X, Y, Z]

这种风格将要处理的元素集合看作一种流，流在管道中传输，并且可以在管道的节点上进行处理，比如筛选，排序，聚合等。

// 管道中传输，节点中处理int pipe = abc.stream()        // 筛选大于G的字母        .filter(i -> i > 'G')        // 排序 按照自然排序顺序逆序        .sorted(Comparator.reverseOrder())        .mapToInt(Object::hashCode)        // 聚合求和        .sum();// 1539

元素流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作 (terminal operation) 得到前面处理的结果。

// 将26个大写字母Character集合转换为String然后转换为小写字符List<String> terminalOperation = abc.stream()        // 中间操作（intermediate operation）        .map(String::valueOf).map(String::toLowerCase)        // 最终操作        .collect(Collectors.toList());// [a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, t, u, v, w, x, y, z]

EasyStream

这是即将推出的 hutool-6.x 新特新之一，对 Stream 进行了进一步简化 (设计灵感来源新版 jdk 新特性以及日常使用痛点)，例如：

// 使用toList代替collect(Collectors.toList())List<String> toList = EasyStream.of(list).map(String::valueOf).toList();// 使用toMap代替collect(Collectors.toMap(String::valueOf, Function.identity()))Map<String, Integer> identityMap = EasyStream.of(list).toMap(String::valueOf);// 可以通过三参数创建无限流，提供终止条件List<Integer> list = EasyStream.iterate(0, i -> i < 3, i -> i + 1).toList();// 提供遍历下标List<String> list = Arrays.asList("dromara", "hutool", "sweet");List<String> mapIndex = EasyStream.of(list).mapIdx((e, i) -> i + 1 + "." + e).toList();// 结果为 ["1.dromara", "2.hutool", "3.sweet"]// ...