Java8函数式编程1-简介和流

参考并建议阅读：《Java 8函数式编程》
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一、什么是函数式编程

函数式编程的核心是：在思考问题时，使用不可变值和函数，函数对一个值进行处理，映射成另一个值。
为支持函数式编程，Java8 引入了Lambda表达式。我对Java8中的Lambda表达式的理解是，使用匿名函数替换Java中的样本代码（匿名内部类）。

Runnable noArguments = () -> System.out.println("Hello World");
BinaryOperator<Long> add = (x, y) -> x + y;
BinaryOperator<Long> addExplicit = (Long x, Long y) -> x + y;

Lambda表达式的类型依赖于上下文环境，是由编译器推断出来的。在引用外部变量时，不管是否声明为final（Java8取消了必须声明为final的限制），这个变量还是要是终态的，否则编译器会报错（local variables referenced from a Lambda expression must be final or effectively final）。也就是说，Lambda表达式在引用外部变量时引用的是值，而不是变量。

二、流（Stream）

1、内部迭代与外部迭代

在操作集合类时，我们通常需要编写大量代码。比如在计算来自伦敦的艺术家人数时，我们通常的写法是

int count = 0;
for (Artist artist : allArtists) {
    if (artist.isFrom("London")) {
        count++;
    }
}

这样的迭代叫做外部迭代，外部迭代的实际原理是获取集合的迭代器Iterator，使用Iterator来控制迭代过程。而内部迭代的含义是迭代在集合内部控制下进行。Stream（流）是用函数式编程方法在集合类上进行复杂操作的工具，使用Stream可以将上面的迭代改写为：

long count = allArtists.stream()
                       .filter(artist -> artist.isFrom("London"))
                       .count();

在这种方法中，filter只是刻画描述了stream，并没有产生新的集合，它的返回值还是stream，这称为惰性求值方法，而count这样从stream产生值的方法叫做及早求值方法，这样的方法返回值一般为空或另一个值。

2、常用的流操作

（1）collect(toList())

collect(toList())方法由Stream里的值生成一个列表，是一个及早求职方法。

List<String> collected = Stream.of("a","b","c")
                               .collect(Collectors.toList());

（2）map

如果有一个函数可以将一种类型的值转换成另一种类型，map操作就可以使用该函数，将一个流中的值转换成一个新的流。

List<String> collected = Stream.of("a", "b", "hello")
                               .map(string -> string.toUpperCase()) 
                               .collect(toList());
assertEquals(asList("A", "B", "HELLO"), collected);

传给map的lambda表达式必须是实现Function接口的一个实例。

（3）filter

关于filter上面已经给过示例，很多情况下我们需要在列表中选出符合条件的某几项，这一类代码称为filter模式，其核心思想是保留stream中的一些元素而过滤掉其他的元素。
传给filter的lambda表达式必须是实现Predicate接口的一个实例。

（4）max和min

List<Track> tracks = asList(new Track("Bakai", 524),
                            new Track("Violets for Your Furs", 378),
                            new Track("Time Was", 451));
Track shortestTrack = tracks.stream()
                            .min(Comparator.comparing(track->track.getLength()))
                            .get();

min或max的输入参数是一个Comparator对象，Java8提供了新的方法comparing，我们需要提供需要比较内容的存取方法就可以实现比较器。

（5）reduce

reduce操作可以从一组值中生成一个值。上面示例的count、min、max其实都是reduce操作。

int count = Stream.of(1,2,3)
                  .reduce(0, (acc,element) -> acc + element);

第一个参数0为初始值，第二个参数lambda表达式是一个BinaryOperator实例。

3、多次调用流操作

尽量使用流的链式调用，而不是每一步强制对函数求值。
错误使用流的例子：

List<Artist> musicians = album.getMusicians()
                              .collect(toList());
List<Artist> bands = musicians.stream()
                              .filter(artist -> artist.getName().startsWith("The"))
                              .collect(toList());
Set<String> origins = bands.stream()
                           .map(artist -> artist.getNationality())
                           .collect(toSet());

正确的写法应该是：

Set<String> origins = album.getMusicians()
                      .filter(artist -> artist.getName().startsWith("The"))
                      .map(artist -> artist.getNationality())
                      .collect(toSet());

使用链式调用可以提高可读性和效率，便于自动并行化处理。

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参考并建议阅读：《Java 8函数式编程》