函數(shù)式接口的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)

概述

函數(shù)式接口將分為三個(gè)篇章來為大家介紹：

• （應(yīng)用篇一）（1）函數(shù)式接口的來源，（2）Lambda表達(dá)式，（3）雙冒號(hào)運(yùn)算符
• （應(yīng)用篇二）（4）詳細(xì)介紹@FunctionInterface注解（5）對(duì)java.util.function包進(jìn)行解讀
• （原理篇）介紹函數(shù)式接口的實(shí)現(xiàn)原理 應(yīng)用篇將階段相關(guān)的JDK源碼以及給出典型的示例代碼 原理篇?jiǎng)t從編譯、JVM維度來分析函數(shù)式接口的實(shí)現(xiàn)原理，具有一定深度，需要讀者具備一定的底層知識(shí)。

說明：源碼使用的版本為JDK-11.0.11

FunctionInterface

這一節(jié)，指北君給大家介紹如何聲明一個(gè)函數(shù)式接口，F(xiàn)unctionInterface注解就是用于來干這件事情的，當(dāng)我們?yōu)榻涌谠黾覨unctionInterface注解后，編譯器會(huì)按照函數(shù)式接口的約束進(jìn)行檢查。先看看注解的定義：

@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface FunctionalInterface {}

源碼顯示該注解可用于類、接口和枚舉類型，注解應(yīng)用于運(yùn)行時(shí)階段。

如果僅從代碼層面我們可能會(huì)犯錯(cuò)誤，比如如下情況：

@FunctionalInterface
public interface IFuncInterfaceSample{
  void func1();
  void func2();
}

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)編譯器報(bào)錯(cuò)了，這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)FunctionInterface的時(shí)候還增加了額外的約束，這些約束無法在注解的定義中呈現(xiàn)，是通過編譯器實(shí)現(xiàn)的，下面指北君就一一為小伙伴們道來。

首先、FunctionInterface是SAM接口，什么是SAM接口呢？全稱Single Abstract Method，從英文字義我們就能明白，接口中只能有一個(gè)抽象方法。由于Java在接口中增加了對(duì)默認(rèn)方法和靜態(tài)方法的支持，因此采用SAM設(shè)計(jì)的接口也可以定義默認(rèn)方法和靜態(tài)方法，也就是說我們在使用了FunctionInterface注解的接口中還能夠定義默認(rèn)方法和靜態(tài)方法。除了默認(rèn)方法和靜態(tài)方法外，這里還有一種列外，我們查看java.util.Comparator源碼

@FunctionalInterface
public interface Comparator< T > {
    int compare(T o1, T o2);
    boolean equals(Object obj);
    ...

咦，這怎么回事，不是說只能有一個(gè)抽象方法么？小伙伴們仔細(xì)觀察接口會(huì)發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)是equals接口，這不是Object中的方法么？是的，這就是另一條特殊的約束，如果抽象方法是覆蓋的是Object的方法，則不計(jì)入抽象方法的個(gè)數(shù)。

除了抽象方法的個(gè)數(shù)限制外FunctionInterface只能用于interface，不能用于class和enum，對(duì)于這種情形編譯器也會(huì)報(bào)錯(cuò)。

小伙伴們有沒想過FunctionInterface為什么要有上面提到的約束呢？相信有些已經(jīng)隱隱感覺到了:Java是通過類來實(shí)現(xiàn)函數(shù)式編程的（這部分內(nèi)容將在原理篇中說明）。

最后，還有一個(gè)重點(diǎn)知識(shí)：是不是只有使用了@FunctionalInterface才能作為函數(shù)式接口呢？相信有不少伙伴和指北君之前一樣理所當(dāng)然地覺得顯然應(yīng)該是這樣嘛。但是，JDK的世界很精妙：只要符合函數(shù)式接口約束條件的接口，即使沒有采用@FunctionalInterface，編譯器都會(huì)處理成函數(shù)式接口，比如下面的示例代碼：

public interface IFuncInterfaceWithoutAn {
  boolean test(int i);
}

public class Demo {
  public static void main(String args[]) {
    IFuncInterfaceWithoutAn whithout = (x)- >x%2==1;
    System.out.println(whithout.test(3));
  }
}

java.util.function

之前的學(xué)習(xí)，指北君介紹了什么是函數(shù)式編程，如果寫一段Lambda表達(dá)式，以及學(xué)習(xí)如何申明函數(shù)式接口。本節(jié)我們將學(xué)習(xí)JDK為我們提供的基礎(chǔ)函數(shù)式接口，這些接口位于java.util.function包中，它們可以滿足我們很多通用場景的使用需要。

function包

打開java.util.function包，我們發(fā)現(xiàn)里面足足有43個(gè)接口，這43個(gè)接口就是JDK提供給我們43把劍，如果要讓小伙伴舞動(dòng)這43把劍，是不是感覺鴨梨山大了呢？小伙伴們，別慌！在你看完指北君后面的分析后，你就可以將這43把劍化為無形，做到手中無劍心中有劍。

指北君先帶領(lǐng)小伙伴們對(duì)接口名稱進(jìn)行分析。是的，是接口名稱，不是源碼

接口名稱解析

從思維導(dǎo)圖中可以看到，接口的主體為最后的單詞，包含：Consumer，F(xiàn)unction，Predicate，Supplier，Operator。

接口主體類別

除了主體外，小伙伴是不是還看到了Unary，Binary，Bi這種表示參數(shù)個(gè)數(shù)的修飾詞。

再就剩下參數(shù)類型和方向的修飾詞和參數(shù)方向Int，Long，Double，Obj，(X)To(Y)。

通過以上解析，我們可以確定所有的接口都是用于描述函數(shù)的輸入?yún)?shù)和返回，這就是java.util.function留在我們心中終極大劍。有了這把終極武器，我們可以對(duì)于這43把劍信手拈來，也隨意創(chuàng)造自己的武器，當(dāng)然，要?jiǎng)?chuàng)造新的武器，按照這43把劍依葫蘆畫瓢是可以，但是要打造精品武器還需要掌握我們接下來介紹的FunctionInterface接口了。

在對(duì)整個(gè)java.util.function包了然于胸后，我們再打開一個(gè)典型的接口看看源碼。function包中的類型都為接口類型，并且使用了@FunctionInterface注解，且每個(gè)接口都且只有一個(gè)接口（抽象）方法，部分接口存在默認(rèn)方法和靜態(tài)方法。

@FunctionalInterface
public interface Consumer< T > {

    /**
     * Performs this operation on the given argument.
     *
     * @param t the input argument
     */
    void accept(T t);

    /**
     * Returns a composed {@code Consumer} that performs, in sequence, this
     * operation followed by the {@code after} operation. If performing either
     * operation throws an exception, it is relayed to the caller of the
     * composed operation.  If performing this operation throws an exception,
     * the {@code after} operation will not be performed.
     *
     * @param after the operation to perform after this operation
     * @return a composed {@code Consumer} that performs in sequence this
     * operation followed by the {@code after} operation
     * @throws NullPointerException if {@code after} is null
     */
    default Consumer< T > andThen(Consumer< ? super T > after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) - > { accept(t); after.accept(t); };
    }
}

accept為核心接口方法，andThen為方便復(fù)雜組合場景提供的默認(rèn)方法。function包的整個(gè)代碼邏輯都很簡潔易懂，部分Operator繼承了Function，指北君就不一一贅述了。

小結(jié)

至此，函數(shù)式接口的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)已經(jīng)介紹和分析完，涵蓋知識(shí)點(diǎn)包含：java.util.function包，F(xiàn)unctionInterface注解，Lambda表達(dá)式，雙冒號(hào)操作符等知識(shí)點(diǎn)。函數(shù)式接口在集合，流中應(yīng)用較為廣泛，也證明了其在數(shù)據(jù)時(shí)候的顯著優(yōu)勢，各位小伙伴可以結(jié)合這些JDK中的源碼進(jìn)行鞏固加深。