Java8新特性1——函数式接口&lambda表达式

注：以下内容基于Java 8，所有代码都已在Java 8环境下测试通过

1. 函数式接口

如果在一个接口中，有且只有一个抽象方法，则该接口被称为函数式接口。如：

interface Test {
    void test();
}

注：

可以在接口前使用 @FunctionalInterface 注解，判断这个接口是否是⼀个函数式接口。如：

@FunctionalInterface
interface Test1 {//有且仅有一个抽象方法，是函数式接口
    void test();
}

@FunctionalInterface
interface Test2 {//有且仅有一个抽象方法，是函数式接口
    void test();

    default void f() {
    }
}

@FunctionalInterface
interface Test3 {//没有抽象方法，不是函数式接口，编译器报错
}

@FunctionalInterface
interface Test4 {//有多个抽象方法，不是函数式接口，编译器报错
    void test1();

    void test2();
}

2. lambda表达式

2.1 lambda表达式作用

lambda表达式是一个匿名函数，用于简化函数式接口的实现。

在Java中，接口不能实例化，但接口对象可以指向实现类对象。当没有实现类对象时，可以通过匿名类的方式，如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Test test = new Test() {
            @Override
            public void f() {
                System.out.println("使用匿名函数的方式实现了函数式接口");
            }
        };
        test.f();
    }
}

@FunctionalInterface
interface Test {
    void f();
}

使用匿名类的方式代码不是很简洁，因此引入了lambda表达式，如：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Test test = () -> System.out.println("使用lambda表达式的方式实现了函数式接口");
        test.f();
    }
}

@FunctionalInterface
interface Test {
    void f();
}

在使用lambda表达式之后，代码变得简洁了很多，因此可以说lambda表达式是和函数式接口相辅相成的。在上面的代码中，lambda表达式实际做了以下三个工作：

自动实现接口
```
Test test = new Test();
```
将 -> 前的参数自动添加到抽象函数里面（上面代码中抽象函数没有参数）
```
void f();
```

将 -> 后的语句作为抽象函数的方法体

void f(){
    System.out.println("使用lambda表达式的方式实现了函数式接口");
}

2.2 lambda表达式语法格式

lambda表达式的格式如下：

(参数1, 参数2, ……) -> {
    方法体;
}

其中：

参数要求和函数式接口中抽象方法的参数一致（包括数量和类型以及顺序）
如果函数式接口中抽象方法有返回值，则实现的时候也需要返回值

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Test test = (int x, int y) -> {//参数、返回值与函数式接口中抽象方法一致
            return x + y;
        };
        test.add(1, 2);
    }
}

@FunctionalInterface
interface Test {
    int add(int x, int y);
}

2.3 lambda表达式的精简

参数精简
- 参数类型可以省略，若省略一个类型参数，则所有的类型参数都要省略
- 若只有一个参数，则小括号可以省略
- 若参数为0或者多于1个，则小括号不可以省略

方法体精简

若方法体中只有一行代码，则花括号可以省略
若方法体中只有一行代码且是return语句，则在省略大括号的时候还需要去掉return关键字
若方法体中有多行代码或者使用了return语句，则大括号不可以省略

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //只有一个参数，省略了小括号
        //只有一条return语句，省略了花括号即return关键字
        Test test = x -> Math.exp(x);

        test.exp(1);
    }
}

@FunctionalInterface
interface Test {
    double exp(double x);
}

2.4 变量作用域

lambda表达式只可以访问外部变量，但不能修改外部变量
lambda表达式访问的外部变量一般都是声明为 final 的，但也可以不用声明为 final ，但该变量在声明后不能被修改
lambda表达式中不允许声明一个与局部变量同名的参数或局部变量

public class Main {
    static final int a = 0;

    public static void main(String[] args) {
        final int num1 = 10;
        int num2 = 20;

        //num2 = 40; //声明后不能被修改
        Test test1 = x -> {
            System.out.println(num1);//可以访问外部被声明为 final 的变量
            System.out.println(num2);//可以访问外部的普通变量

            //num1 = 20;//只能访问，不能修改
            //num2 = 20;//只能访问，不能修改

            //int num1 = 20;//不允许声明一个与局部变量同名的局部变量
            return Math.exp(x);
        };
        //num2 = 40; //声明后不能被修改

        test1.exp(1);

        //不允许声明一个与局部变量同名的参数
        //Test test2 = num1 -> Math.exp(num1);
    }
}

@FunctionalInterface
interface Test {
    double exp(double x);
}

3. 四大函数式接口

为了让开发者高效地使用函数式接口，Java 8 在 java.util.function 包下提供了许多函数式接口，以下四种是最为常见的：

接口原型	抽象方法	备注
Consumer< T >	accept(T t)	消费型接口
Supplier< T >	T get()	供给型接口
Function<T, R>	R apply(T t)	函数型接口
Predicate< T >	boolean test(T t)	断言型接口

3.1 Consumer< T >：消费型接口

该接口只接收输入参数但不输出返回值，消费对象，只进不出。

接口原型：

@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
    void accept(T t);
}

使用示例：

import java.util.function.Consumer;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Consumer<Integer> acc = (t) -> System.out.println(t);//实现 Consumer 接口
        
        acc.accept(10);
    }
}

3.2 Supplier< T >：供给型接口

该接口只输出返回值但不接收输入参数，生成对象，只出不进。

接口原型：

public interface Supplier<T> {
    T get();
}

使用示例：

import java.util.function.Supplier;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Supplier<Integer> sup = () -> 10;//实现 Supplier 接口
        
        System.out.println(sup.get());
    }
}

3.3 Function<T, R>：函数型接口

该接口既接收输入参数又输出返回值，用于指定特定功能，有进有出。

接口原型：

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
}

使用示例：

import java.util.function.Function;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Function<Integer, String> fun = (x) -> {//实现 Function 接口
            String out = "输入的整数是" + x;
            return out;
        };

        System.out.println(fun.apply(10));
    }
}

3.4 Predicate< T >：断言型接口

该接口既接收输入参数又输出返回值，且返回值只能是布尔值，用于条件判断，有进有出。

函数原型：

public interface Predicate<T> {
    boolean test(T t);
}

使用示例：

import java.util.function.Predicate;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Predicate<Integer> pre = (x) -> x % 2 == 0;//实现 Predicate 接口

        int a = 10;
        if (pre.test(10)) {
            System.out.println(a + "是偶数");
        } else {
            System.out.println(a + "是奇数");
        }
    }
}