【Java教程】Day19-01 函数式编程：Lambda表达式与功能接口

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在了解Lambda之前，我们先回顾一下Java的方法，帮助我们更好地理解函数式编程在Java中的应用。

1. Java的方法概述

在Java中，方法可以分为两大类：实例方法和静态方法。

1.1 实例方法

实例方法是绑定到类的某个实例上的方法，需要通过实例对象来调用。例如，Integer类的equals()方法：

javapublic final class Integer {    boolean equals(Object o) {        // 实现逻辑    }}

此方法的调用需要通过对象来调用，并隐式传入当前对象的引用（即this）。

1.2 静态方法

静态方法属于类本身，不需要通过对象来调用。例如，Integer类的parseInt()方法：

javapublic final class Integer {    public static int parseInt(String s) {        // 实现逻辑    }}

静态方法直接通过类名调用，不涉及this参数。

无论是实例方法还是静态方法，本质上都可以看作过程式语言中的函数，只是Java的实例方法隐式地传入了this，即方法的第一个参数是当前对象本身。

2. 什么是函数式编程？

函数式编程（Functional Programming，简称FP）是将函数作为基本运算单元的一种编程范式。在函数式编程中，函数不仅可以作为变量，还可以作为参数传递，也可以作为返回值返回。这种思想来源于Lambda演算（Lambda Calculus），因此很多支持此编程风格的语言（如Java 8及之后的版本）都提供了Lambda表达式。

3. Lambda表达式

3.1 Lambda表达式的简化

在Java中，Lambda表达式允许我们以一种更加简洁的方式传递行为。它可以简化传统匿名内部类的写法。

举个例子，Comparator接口是一个典型的单方法接口。在排序操作中，我们通常会用到这个接口。以下是使用匿名类实现排序的代码：

javaString[] array = {"Apple", "Orange", "Banana", "Lemon"};Arrays.sort(array, new Comparator<String>() {    public int compare(String s1, String s2) {        return s1.compareTo(s2);    }});System.out.println(String.join(", ", array));

这段代码看起来很繁琐，特别是Comparator接口的实现部分。使用Lambda表达式，我们可以将代码简化为：

javaimport java.util.Arrays;public class Main {    public static void main(String[] args) {        String[] array = {"Apple", "Orange", "Banana", "Lemon"};        Arrays.sort(array, (s1, s2) -> s1.compareTo(s2));        System.out.println(String.join(", ", array));    }}

在这段Lambda表达式中：

(s1, s2) 是输入参数，类型可以省略，编译器会自动推断类型。
-> 表示Lambda表达式的主体，后面的部分是方法体。
在此例中，Lambda表达式中只有一行return语句，因此可以进一步简化。

3.2 Lambda表达式的语法

Lambda表达式的基本语法如下：

java(parameters) -> expression

当Lambda表达式有多个参数时，我们需要用括号将其包裹。如果只有一个参数，可以省略括号。如果方法体包含多行代码，代码块需要用花括号包裹，且必须使用return语句返回值。

4. 功能接口（FunctionalInterface）

4.1 什么是功能接口？

在Java中，**功能接口（FunctionalInterface）**是指只包含一个抽象方法的接口。这样的接口非常适合用来作为Lambda表达式的目标类型。

我们可以使用@FunctionalInterface注解来显式声明接口为功能接口。以下是一个典型的功能接口示例：

java@FunctionalInterfacepublic interface Callable<V> {    V call() throws Exception;}

4.2 Comparator接口示例

Comparator接口虽然包含多个方法，但它仍然是一个功能接口。因为它只定义了一个抽象方法：compare()，其他方法要么是default方法，要么是static方法。例如：

java@FunctionalInterfacepublic interface Comparator<T> {    int compare(T o1, T o2);    boolean equals(Object obj);  // Object类的方法    default Comparator<T> reversed() {        return Collections.reverseOrder(this);    }    default Comparator<T> thenComparing(Comparator<? super T> other) { ... }}

在上面的代码中，Comparator只有一个抽象方法compare()，因此它符合功能接口的定义。

5. Lambda表达式练习

5.1 练习题：使用Lambda表达式实现忽略大小写排序

编写一个程序，使用Lambda表达式对字符串数组进行排序，要求排序时忽略大小写。

javaString[] array = {"Apple", "orange", "banana", "Lemon"};Arrays.sort(array, (s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2));System.out.println(String.join(", ", array));