24.Java函数式编程与新特性实战指南_java函数式编程指南-优快云博客

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一、函数式编程基础

1.1 什么是函数式编程？

函数式编程是一种编程范式，强调将计算视为函数的求值，避免使用共享状态和可变数据。核心特点：

不可变数据：避免副作用，数据一经创建不可修改
一等公民函数：函数可作为参数和返回值
声明式风格：关注"做什么"而非"怎么做"
高阶函数：函数可操作其他函数

1.2 为什么需要函数式编程？

传统编程问题	函数式解决方案
复杂的控制流	Stream API简化集合操作
共享可变状态	不可变对象和纯函数
冗长的样板代码	Lambda表达式和方法引用
并发编程困难	无副作用代码天然支持并行

二、Java 8+ 核心新特性

2.1 Lambda表达式

// 传统方式
Runnable r1 = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello");
    }
};

// Lambda方式
Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello");

// 带参数的Lambda
Comparator<String> comparator = (a, b) -> a.compareTo(b);

2.2 函数式接口

// 自定义函数式接口
@FunctionalInterface
public interface Calculator {
    int calculate(int a, int b);
    
    // 默认方法
    default int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

// 使用
Calculator calc = (a, b) -> a * b;

2.3 Stream API

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");

// 过滤长度大于4的名字，转为大写，取前两个
List<String> result = names.stream()
    .filter(n -> n.length() > 4)
    .map(String::toUpperCase)
    .limit(2)
    .collect(Collectors.toList());

2.4 方法引用

// 构造器引用
Supplier<List<String>> listSupplier = ArrayList::new;

// 静态方法引用
Function<String, Integer> parser = Integer::parseInt;

// 实例方法引用
List<String> names = Arrays.asList("a", "b", "c");
names.forEach(System.out::println);

三、Stream API 深入解析

3.1 中间操作 vs 终端操作

类型	操作示例	返回值类型
中间操作	filter(), map(), sorted()	Stream
终端操作	forEach(), collect(), count()	非Stream类型

3.2 常见Stream操作

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 过滤和映射
int sum = numbers.stream()
    .filter(n -> n % 2 == 0)     // 过滤偶数
    .mapToInt(n -> n * 2)        // 乘以2
    .sum();                      // 求和

// 并行流
long count = numbers.parallelStream()
    .filter(n -> n > 3)
    .count();

四、Optional类

4.1 解决空指针异常

// 创建Optional
Optional<String> optional = Optional.of("value");
Optional<String> emptyOpt = Optional.empty();
Optional<String> nullableOpt = Optional.ofNullable(null);

// 使用示例
String result = nullableOpt
    .orElse("default");          // 默认值
    // .orElseGet(() -> "default"); // 延迟计算默认值
    // .orElseThrow(() -> new IllegalArgumentException()); // 抛出异常

// 链式操作
optional
    .map(String::toUpperCase)
    .ifPresent(System.out::println);

4.2 实际应用场景

public Optional<User> findUserById(Long id) {
    // 从数据库查询用户
    User user = userRepository.findById(id);
    return Optional.ofNullable(user);
}

// 使用
findUserById(1L)
    .map(User::getName)
    .orElse("Unknown");

五、日期时间API（Java 8+）

5.1 核心类

类名	描述
LocalDate	不包含时间的日期（如2023-01-01）
LocalTime	不包含日期的时间（如14:30:00）
LocalDateTime	包含日期和时间
ZonedDateTime	带时区的日期时间
Duration	表示两个时间点之间的间隔
Period	表示两个日期之间的间隔

5.2 常用操作

// 当前日期
LocalDate today = LocalDate.now();

// 指定日期
LocalDate date = LocalDate.of(2023, 5, 1);

// 日期计算
LocalDate tomorrow = today.plusDays(1);
LocalDate previousMonth = today.minusMonths(1);

// 格式化
DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd");
String formattedDate = today.format(formatter);

// 解析
LocalDate parsedDate = LocalDate.parse("2023-05-01", formatter);