--- theme: healer-readable --- 大家好，又见面了。今天我们一起聊一聊JAVA中的**函数式接口**。那我们首先要知道啥是函数式接口、它和JAVA中普通的接口有啥区别？其实函数式接口也是一个`Interface`类，是一种比较特殊的接口类，这个接口类有且仅有一个抽象方法（但是可以有其余的方法，比如`default`方法）。当然，我们看源码的时候，会发现JDK中提供的函数式接口，都会携带一个 `@FunctionalInterface`注解，这个注释是用于**标记**此接口类是一个函数式接口，但是这个注解**并非是实现函数式接口的必须项**。说白了，加了这个注解，一方面可以**方便代码的理解**，告知这个代码是按照函数式接口来定义实现的，另一方面也是供**编译器协助检查**，如果此方法不符合函数式接口的要求，直接编译失败，方便程序员介入处理。 ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/6aec3de3aa244a64b6c7ed8d96d96481~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 所以归纳下来，一个函数式接口应该具备如下特性： - 是一个JAVA interface类 - 有且仅有1个公共抽象方法 - 有`@FunctionalInterface`标注（可选）比如我们在多线程场景中都很熟悉的`Runnable`接口，就是个典型的函数式接口，符合上面说的2个特性： ```java @FunctionalInterface public interface Runnable { /** * When an object implementing interface Runnable is used * to create a thread, starting the thread causes the object's * run method to be called in that separately executing * thread. *

* The general contract of the method run is that it may * take any action whatsoever. * * @see java.lang.Thread#run() */ public abstract void run(); } ``` 但是，我们在看JDK源码的时候，也会看到有些函数式接口里面有`多个`抽象方法。比如JDK中的 `Comparator`接口的定义如下： ```java @FunctionalInterface public interface Comparator { int compare(T o1, T o2); boolean equals(Object obj); // 其他方法省略... } ``` 可以看到，**Comparator**接口里面提供了 `compare`和 `equals`两个抽象方法。这是啥原因呢？回答这个问题前，我们可以先来做个试验。我们自己定义一个函数式接口，里面提供两个抽象方法测试一下，会发现IDEA中直接就提示编译失败了： ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/cc3633a0d37e4c0592feb7c0d0202e52~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 同样是这个自定义的函数式接口，我们修改下里面的抽象方法名称，改为 `equals`方法，会发现这样就不报错了： ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/3e9a5d91bbc0498e98fa75d0acd76b0d~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 在IDEA中可能更容易看出端倪来，在上面的图中，注意到12行代码前面那个 `@`符号了吗？我们换种写法，改为如下的方式，原因就更加清晰了： ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/a83d197d90f44b5bbe28ce05a5ad78c0~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 原来，这个 `equals`方法，其实是继承自父类的方法，因为**所有的类最终都是继承自Object类**，所以 `equals`方法只能算是对父类接口的一个覆写，而不算是此接口类自己的抽象方法，所以此方法里面实际上还是只有 `1个`抽象方法，并没有违背函数式接口的约束条件。 ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/d6367251c425490e9c3f73a1d716fd80~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) ## 函数式接口在JDK中的大放异彩 JDK源码 `java.util.function`包下面提供的一系列的预置的函数式接口定义： ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/873635729f66429cadc1b82e744db0c3~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 部分使用场景比较多的函数式接口的功能描述归纳如下： | 接口类 | 功能描述 | | --------------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ | | Runnable | 直接执行一段处理函数，无任何输出参数，也没有任何输出结果。 | | Supplier | 执行一段处理函数，无任务输入参数，返回一个T类型的结果。与Runnable的区别在于Supplier执行完之后有返回值。 | | Consumer | 执行一段处理函数，支持传入一个T类型的参数，执行完没有任何返回值。 | | BiConsumer | 与Consumer类型相似，区别点在于BiConsumer支持传入两个不同类型的参数，执行完成之后依旧没有任何返回值。 | | Function | 执行一段处理函数，支持传入一个T类型的参数，执行完成之后，返回一个R类型的结果。与Consumer的区别点就在于Function执行完成之后有输出值。 | | BiFunction | 与Function相似，区别点在于BiFunction可以传入两个不同类型的参数，执行之后可以返回一个结果。与BiConsumer也很类似，区别点在于BiFunction可以有返回值。 | | UnaryOperator | 传入一个参数对象T，允许对此参数进行处理，处理完成后返回同样类型的结果对象T。继承Function接口实现，输入输出对象的类型相同。 | | BinaryOperator | 允许传入2个相同类型的参数，可以对参数进行处理，最后返回一个仍是相同类型的结果T。继承BiFunction接口实现，两个输入参数以及最终输出结果的对象类型都相同。 | | Predicate | 支持传入一个T类型的参数，执行一段处理函数，最后返回一个布尔类型的结果。 | | BiPredicate | 支持传入2个相同类型T的参数，执行一段处理函数，最后返回一个布尔类型的结果。 | JDK中 `java.util.function` 包内预置了这么多的函数式接口，很多场景下其实都是给JDK中其它的类或者方法中使用的，最典型的就是`Stream`了——可以说有一大半预置的函数式接口类，都是为适配Stream相关能力而提供的。也正是*基于函数式接口的配合使用，才使得Stream的灵活性与扩展性尤其的突出*。下面我们一起来看几个Stream的方法实现源码，来感受下函数式接口使用的魅力。比如，Stream中的 `filter`过滤操作，其实就是传入一个元素对象，然后经过一系列的处理与判断逻辑，最后需要给定一个**boolean**的结果，告知filter操作是应该保留还是丢弃此元素，所以filter方法传入的参数就是一个 `Predicate`函数式接口的具体实现（因为Predicate接口的特点就是传入一个T对象，输出一个boolean结果）： ```java /** * Returns a stream consisting of the elements of this stream that match * the given predicate. */ Stream filter(Predicate predicate); ``` 又比如，Stream中的 `map`操作，是通过遍历的方式，将元素逐个传入函数中进行处理，并支持输出为一个新的类型对象结果，所以map方法要求传入一个 `Function`函数式接口的具体实现： ```java /** * Returns a stream consisting of the results of applying the given * function to the elements of this stream. */ Stream map(Function mapper); ``` 再比如，Stream中的终止操作 `forEach`方法，其实就是通过迭代的方式去对元素进行逐个处理，最终其并没有任何返回值生成，所以forEach方法定义的时候，要求传入的是一个 `Consumer`函数式接口的具体实现： ```java /** * Performs an action for each element of this stream. */ void forEach(Consumer action); ``` 具体使用的时候，每个方法中都需要传入具体函数式接口的实现逻辑，这个时候结合Lambda表达式，可以让代码更加的简洁干练（不熟悉的话，也可能会觉得更加晦涩难懂~），比如： ```java public void testStreamUsage(@NotNull String sentence) { Arrays.stream(sentence.split(" ")) .filter(word -> word.length() > 5) .sorted((o1, o2) -> o2.length() - o1.length()) .forEach(System.out::println); } ``` ## 利用函数式接口提升框架灵活度前面章节中我们提到，JDK中有预置提供了很多的函数式接口，比如`Supplier`、`Consumer`、`Predicate`等，可又分别应用于不同场景的使用。当然咯，根据业务的实际需要，我们也可以去自定义需要的函数式接口，来方便我们自己的使用。举个例子，有这么一个业务场景： > 一个运维资源申请平台，需要根据资源规格不同计算各自资源的价格，最终汇总价格、并计算税额、含税总金额。 > 比如： > 1. 不同CPU核数、不同内存、不同磁盘大小的虚拟机，价格也是不一样的 > 2. 1M、2M、4M等不同规格的网络带宽的费用也是不一样的在写代码前，我们先分析下这个处理逻辑，并分析分类出其中的通用逻辑与定制可变逻辑，如下所示： ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/54bae91f80714442b36cf4f9b685ffc3~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 因为我们要做的是一个通用框架逻辑，且申请的资源类型很多，所以我们显然不可能直接在平台框架代码里面通过`if else`的方式来判断类型并在框架逻辑里面去写每个不同资源的计算逻辑。那按照常规的思路，我们要将定制逻辑从公共逻辑中剥离，会定义一个接口类型，要求不同资源实体类都继承此接口类，实现接口类中的`calculatePirce`方法，这样在平台通用计算逻辑的时候，就可以通过泛型接口调用的方式来实现我们的目的： ```java public PriceInfo calculatePriceInfo(List resources) { // 计算总价 double price = resources.stream().collect(Collectors.summarizingDouble(IResource::calculatePrice)).getSum(); // 执行后续处理策略 PriceInfo priceInfo = new PriceInfo(); priceInfo.setPrice(price); priceInfo.setTaxRate(0.15); priceInfo.setTax(price * 0.15); priceInfo.setTotalPay(priceInfo.getPrice() + priceInfo.getTax()); return priceInfo; } ``` ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/a7fa526c4b324195a7715832ed9727d1~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 考虑到我们构建的平台代码的灵活性与可扩展性，能不能我们不要求所有资源都去实现指定接口类，也能将定制逻辑从平台逻辑中剥离呢？这里，就可以借助自定义函数式接口来实现啦。再来回顾下函数式接口的要素是什么： 1. 一个普通的JAVA interface类 2. 此Interface类中有且仅有1个public类型的接口方法； 3. (可选)添加个 `@FunctionalInterface`注解标识。所以，满足上述3点的一个自定义函数式接口，我们可以很easy的就写出来： ```java @FunctionalInterface public interface PriceComputer { double computePrice(List objects); } ``` 然后我们在实现计算总价格的实现方法中，就可以将`PriceComputer`函数接口类作为一个参数传入，并直接调用函数式接口方法，获取到计算后的price信息，然后进行一些后续的处理逻辑： ```java public PriceInfo calculatePriceInfo(List resources, PriceComputer priceComputer) { // 调用函数式接口获取计算结果 double price = priceComputer.computePrice(resources); // 执行后续处理策略 PriceInfo priceInfo = new PriceInfo(); priceInfo.setPrice(price); priceInfo.setTaxRate(0.15); priceInfo.setTax(price * 0.15); priceInfo.setTotalPay(priceInfo.getPrice() + priceInfo.getTax()); return priceInfo; } ``` 具体调用的时候，对于不同资源的计算，具体各个资源单独计费的逻辑可以自行传入，无需耦合到上述的基础方法里面。例如需要计算一批不同规格的虚拟机的总价时，可以这样： ```java // 计算虚拟机总金额 functionCodeTest.calculatePriceInfo(vmDetailList, objects -> { double result = 0d; for (VmDetail vmDetail : objects) { result += 100 * vmDetail.getCpuCores() + 10 * vmDetail.getDiskSizeG() + 50 * vmDetail.getMemSizeG(); } return result; }); ``` 同样地，如果想要计算一批带宽资源的费用信息，我们可以这么来实现： ```java // 计算磁盘总金额 functionCodeTest.calculatePriceInfo(networkDetailList, objects -> { double result = 0d; for (NetworkDetail networkDetail : objects) { result += 20 * networkDetail.getBandWidthM(); } return result; }); ``` 单看调用的逻辑，也许你会有个疑问，这也没看出代码会有啥特别的优化改进啊，跟我直接封装两个私有方法似乎也没啥差别？甚至还更复杂了？但是看`calculatePriceInfo`方法会发现其作为基础框架的能力更加通用了，将可变部分的逻辑抽象出去由业务调用方自行传入，而无需耦合到框架里面了（很像回调接口的感觉）。 ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/a914cedc383a4904840d381e58df98b4~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) ## 函数式接口与Lambda的完美搭配 *Lambda*语法是JAVA8开始引入的一种全新的语法糖，可以进一步的简化编码的逻辑。在函数式接口的具体使用场景，如果结合Lambda表达式，可以使得编码更加的简洁、不拖沓。我们都知道，在JAVA中的接口类是不能直接使用的，必须要有对应的实现类，然后使用具体的实现类。而有些时候如果没有必要创建一个独立的类时，则需要创建**内部类**或者**匿名实现类**来使用： ```java public void testNonLambdaUsage() { new Thread() { @Override public void run() { System.out.println("new thread executing..."); } }.start(); } ``` 这里使用了匿名类的方式，先实现一个`Runnable函数式接口`的具体实现类，然后执行此实现类的 `start()`方法。而使用*Lambda语法*来实现，整个代码就会显得很清晰了： ```java public void testLambdaUsage() { new Thread(() -> System.out.println("new thread executing...")).start(); } ``` 所以说，Lambda不是使用函数式编程的必需品，但是只有结合Lambda使用，才能将函数式接口优势发挥出来、才能将函数式编程的思想诠释出来。 ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/7d763a93f82b4529857553c3f7941692~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) ## 编程范式的演进思考前面的章节中呢，我们一起探讨了下函数式接口的一些内容，而函数式接口也是**函数式编程**中的一部分。这里说的函数式编程，其实是常见编程范式中的一种。主流编程范式有命令式编程与声明式编程，而*函数式编程也即是声明式编程思想的具体实践*。那么，该如何理解命令式编程与声明式编程呢？先看个例子。假如周末的中午，我突然想吃鸡翅了，然后我自己动手，一番忙活之后，终于吃上鸡翅了（不容易啊）！ ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/f819f11644544047a5c6bca11c7f9263~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 为了实现“吃鸡翅”这个目的，然后是具体的一步一步的去做对应的事情，最终实现了目的，吃上了鸡翅。——这就是 `命令式编程`。中午吃完烤鸡翅，我晚上还想再吃烤鸡腿，但我不想像中午那样去忙活了，于是我： ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/28e18d46fc254147a5daf47219ac995b~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 照样如愿的吃上鸡腿了（比中午容易多了）。这里的我，只需要声明要吃鸡腿就行了，至于这个鸡腿是怎么做出来的，完全不用关心。——这就是 `声明式编程`。从上面的例子中，可以看出两种不同编程风格的区别： 1. **命令式编程**的主要思想是关注计算机执行的步骤，即**一步一步告诉计算机先做什么再做什么**。各种主流编程语言如C、C++、JAVA等都可以遵循这种方式去写代码。 2. **声明式编程**的主要思想是**告诉计算机应该做什么，但不指定具体要怎么做**。典型的声明式编程语言，比如：SQL语言、正则表达式等。 ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/3ba8246e16674434b1952f531709b1ad~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) 回到代码中，现在有个需求： > 从给定的一个数字列表collection里面，找到所有大于5的元素，用命令式编程的风格来实现，代码如下： ```java List results = new ArrayList<>(); for (int num : collection) { if (num > 5) { results.add(num); } } ``` 而使用声明式编程的时候，代码如下： ```java List results = collection.stream().filter(num -> num > 5).collect(Collectors.toList()); ``` 声明式编程的优势，在于其更关注于“**要什么**”、而会忽略掉具体怎么做。这样整个代码阅读起来会更加的接近于具体实际的诉求，比如我只需要告诉 `filter`要按照 `num > 5`这个条件来过滤，至于这个**filter**具体是怎么去过滤的，无需关心。 ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/b9de7683b8e74ee984025d3471a488e2~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) ## 总结好啦，关于函数式接口相关的内容，就介绍到这里啦。那么看到这里，相信您应该有所收获吧？那么你对函数式编程如何看呢？_评论区一起讨论下吧、我会认真对待并探讨每一个评论_~~ **此外**： - 关于本文中涉及的**演示代码**的完整示例，我已经整理并提交到github中，如果您有需要，可以自取：[https://github.com/veezean/JavaBasicSkills](https://github.com/veezean/JavaBasicSkills) ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/0d86c3a9d6e649538758ac641400b1ba~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image) **我是悟道，聊技术、又不仅仅聊技术~** 如果觉得有用，请**点赞 + 关注**让我感受到您的支持。也可以关注下我的公众号【架构悟道】，获取更及时的更新。期待与你一起探讨，一起成长为更好的自己。 ![](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/f284d7a0534240f88442c75703610ebb~tplv-k3u1fbpfcp-zoom-1.image)