函數(shù)式接口

在上個(gè)小節(jié)的最后，我們提到了函數(shù)式接口的概念，也知道了想要使用Lambda表達(dá)式，則必須依賴函數(shù)式接口。本小節(jié)我們將學(xué)習(xí)函數(shù)式接口相關(guān)的知識(shí)，包括什么是函數(shù)式接口，為什么需要函數(shù)式接口，如何自定義一個(gè)函數(shù)式接口，如何創(chuàng)建函數(shù)式接口的對(duì)象，以及一些 Java 內(nèi)置的函數(shù)式接口的詳細(xì)介紹等。本小節(jié)內(nèi)容較為簡(jiǎn)單，但需要讀者有Lambda表達(dá)式前置知識(shí)，學(xué)習(xí)重點(diǎn)是要了解 Java 內(nèi)置函數(shù)式接口。

1. 什么是函數(shù)式接口

函數(shù)是接口（Functional Interface）的定義非常容易理解：只有一個(gè)抽象方法的接口，就是函數(shù)式接口?？梢酝ㄟ^Lambda表達(dá)式來創(chuàng)建函數(shù)式接口的對(duì)象。

我們來看一個(gè)在之前我們就經(jīng)常使用的Runnable接口，Runnable接口就是一個(gè)函數(shù)式接口，下面的截圖為 Java 源碼：

我們看到Runnable接口中只包含一個(gè)抽象的run()方法，并且在接口上標(biāo)注了一個(gè)@FuncationInterface注解，此注解就是 Java 8 新增的注解，用來標(biāo)識(shí)一個(gè)函數(shù)式接口。

2. 為什么需要函數(shù)式接口

學(xué)習(xí)了這么久的 Java，我們對(duì) Java 是純種的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言這一概念，可能有了一定的感觸，在 Java 中，一切皆是對(duì)象。但是隨著Python、scala等語言的興起，函數(shù)式編程的概念得到開發(fā)者們的推崇，Java 不得不做出調(diào)整以支持更廣泛的技術(shù)要求。

在面向函數(shù)編程的語言中，Lambda表達(dá)式的類型就是函數(shù)，但是在 Java 中，Lambda表達(dá)式的類型是對(duì)象而不是函數(shù)，他們必須依賴于一種特別的對(duì)象類型——函數(shù)式接口。所以說，Java 中的Lambda表達(dá)式就是一個(gè)函數(shù)式接口的對(duì)象。我們之前使用匿名實(shí)現(xiàn)類表示的對(duì)象，都可以使用Lambda表達(dá)式來表示。

3. 自定義函數(shù)式接口

想要自定義一個(gè)函數(shù)式接口也非常簡(jiǎn)單，在接口上做兩件事即可：

1. 定義一個(gè)抽象方法：注意，接口中只能有一個(gè)抽象方法；
2. 在接口上標(biāo)記@FunctionalInterface注解：當(dāng)然也可以不標(biāo)記，但是如果錯(cuò)寫了多個(gè)方法，編輯器就不能自動(dòng)檢測(cè)你定義的函數(shù)式接口是否有問題了，所以建議還是寫上吧。

/**
 * 自定義函數(shù)式接口
 * @author colorful@TaleLin
 */
@FunctionalInterface
public interface FunctionalInterfaceDemo {

    void run();

}

由于標(biāo)記了@FunctionalInterface注解，下面接口下包含兩個(gè)抽象方法的這種錯(cuò)誤寫法，編譯器就會(huì)給出提示：

4.創(chuàng)建函數(shù)式接口對(duì)象

在上面，我們自定義了一個(gè)函數(shù)式接口，那么如何創(chuàng)建它的對(duì)象實(shí)例呢？

我們可以使用匿名內(nèi)部類來創(chuàng)建該接口的對(duì)象，實(shí)例代碼如下：

/**
 * 測(cè)試創(chuàng)建函數(shù)式接口對(duì)象
 * @author colorful@TaleLin
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // 使用匿名內(nèi)部類方式創(chuàng)建函數(shù)式接口
        FunctionalInterfaceDemo functionalInterfaceDemo = new FunctionalInterfaceDemo() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("匿名內(nèi)部類方式創(chuàng)建函數(shù)式接口");
            }
        };
        functionalInterfaceDemo.run();
    }

}

運(yùn)行結(jié)果：

匿名內(nèi)部類方式創(chuàng)建函數(shù)式接口

現(xiàn)在，我們學(xué)習(xí)了Lambda表達(dá)式，也可以使用Lambda表達(dá)式來創(chuàng)建，這種方法相較匿名內(nèi)部類更加簡(jiǎn)潔，也更推薦這種做法。實(shí)例代碼如下：

/**
 * 測(cè)試創(chuàng)建函數(shù)式接口對(duì)象
 * @author colorful@TaleLin
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // 使用 Lambda 表達(dá)式方式創(chuàng)建函數(shù)式接口
        FunctionalInterfaceDemo functionalInterfaceDemo = () -> System.out.println("Lambda 表達(dá)式方式創(chuàng)建函數(shù)式接口");
        functionalInterfaceDemo.run();
    }

}

運(yùn)行結(jié)果：

Lambda 表達(dá)式方式創(chuàng)建函數(shù)式接口

當(dāng)然，還有一種更笨的方法，寫一個(gè)接口的實(shí)現(xiàn)類，通過實(shí)例化實(shí)現(xiàn)類來創(chuàng)建對(duì)象。由于比較簡(jiǎn)單，而且不符合我們學(xué)習(xí)函數(shù)式接口的初衷，這里就不再做實(shí)例演示了。

5. 內(nèi)置的函數(shù)式接口介紹

通過上面一系列介紹和演示，相信對(duì)于函數(shù)式接口的概念和使用，你已經(jīng)爛熟于心了。但是只知道這些還不夠用，下面的內(nèi)容才是本小節(jié)的重點(diǎn)，Java 中內(nèi)置了豐富的函數(shù)式接口，位于java.util.function包下，學(xué)習(xí)這些函數(shù)式接口有助于我們理解 Java 函數(shù)式接口的真正用途和意義。

Java 內(nèi)置了 4 個(gè)核心函數(shù)式接口：

1. Comsumer<T>消費(fèi)型接口： 表示接受單個(gè)輸入?yún)?shù)但不返回結(jié)果的操作，包含方法：void accept(T t)，可以理解為消費(fèi)者，只消費(fèi)（接收單個(gè)參數(shù)）、不返回（返回為 void）；
2. Supplier<T>供給型接口：表示結(jié)果的供給者，包含方法T get()，可以理解為供給者，只提供（返回T類型對(duì)象）、不消費(fèi)（不接受參數(shù)）；
3. Function<T, R>函數(shù)型接口：表示接受一個(gè)T類型參數(shù)并返回R類型結(jié)果的對(duì)象，包含方法R apply(T t)；
4. Predicate<T>斷言型接口：確定T類型的對(duì)象是否滿足約束，并返回boolean值，包含方法boolean test(T t)。

我們?cè)?Java 的 api 文檔中可以看到有一些方法的形參，會(huì)出現(xiàn)上面幾類接口，我們?cè)趯?shí)例化這些接口的時(shí)候，就可以使用Lambda表達(dá)式的方式來實(shí)例化。

我們下面看幾個(gè)實(shí)例，消費(fèi)型接口使用實(shí)例：

運(yùn)行結(jié)果：

只消費(fèi)，不返回

供給型接口使用實(shí)例：

運(yùn)行結(jié)果：

只返回，不消費(fèi)

下面我們使用斷言型接口，來實(shí)現(xiàn)一個(gè)根據(jù)給定的規(guī)則，來過濾字符串列表的方法，實(shí)例如下：

運(yùn)行結(jié)果：

過濾前：
[Java, PHP, Python, JavaScript]
過濾后：
[PHP, Python]

當(dāng)然，我們學(xué)習(xí)了Lambda表達(dá)式，在main()方法中就可以不再使用匿名內(nèi)部類了，改寫main()方法中調(diào)用filterStringList()方法的代碼：

List<String> filterResult = filterStringList(arrayList, s -> s.contains("P"));

上面的實(shí)例代碼可能有些難以理解，跟著我的節(jié)奏來解讀一下：

• 先定義一個(gè)方法List<String> filterStringList(List<String> list, Predicate<String> predicate)，此方法用于根據(jù)指定的規(guī)則過濾字符串列表，接收的第一個(gè)參數(shù)為待過濾列表，第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)函數(shù)式接口類型的規(guī)則，注意，這個(gè)參數(shù)就是規(guī)則的制定者；
• 再看filterStringList()方法的方法體，方法體內(nèi)部對(duì)待過濾列表進(jìn)行了遍歷，會(huì)調(diào)用Predicate<T>接口下的boolean test(T t)方法，判斷每一個(gè)字符串是否符合規(guī)則，符合規(guī)則就追加到新的列表中，最終返回一個(gè)新的過濾后的列表；
• 在main()方法中，我們調(diào)用了上面定義的filterStringList()方法，第一個(gè)參數(shù)就是待過濾列表，這里的第二個(gè)參數(shù)，是我們創(chuàng)建的一個(gè)斷言型接口的對(duì)象，其重寫的test(String s)方法就是過濾規(guī)則關(guān)鍵所在，方法體就是判斷s字符串是否包含P字符，并一個(gè) boolean 類型的結(jié)果；
• 理解了第二個(gè)參數(shù)通過匿名內(nèi)部類創(chuàng)建對(duì)象的方式，再改寫成通過Lambda表達(dá)式的方式創(chuàng)建對(duì)象，就不難理解了。

上面我們介紹了核心的內(nèi)置函數(shù)式接口，理解了這些接口的使用，其他接口就不難理解了?？煞?a >官方文檔來查看更多。

6. 小結(jié)

通過本小節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道了函數(shù)式接口就是只有一個(gè)抽象方法的接口，要使用Lambda表達(dá)式，就必須依賴函數(shù)式接口；自定義函數(shù)接口建議使用@FunctionalInterface注解來進(jìn)行標(biāo)注，當(dāng)然如果通過 Java 內(nèi)置的函數(shù)式接口就可以滿足我們的需求，就不需要我們自己自定義函數(shù)式接口了。本小節(jié)的最后，我們通過一個(gè)較為復(fù)雜的函數(shù)式接口實(shí)例，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)過濾字符串列表的方法，如果還是不能完全理解，建議同學(xué)下面多加練習(xí)。