了解如何创建自定义函数接口&＃xff0c;以及为什么应该尽量使用内置的接口。
概览
lambda 表达式的类型是什么&＃xff1f;一些语言使用函数值或函数对象来表示 lambda 表达式&＃xff0c;但是 Java 语言没有这么做。Java 使用函数接口来表示 lambda 表达式类型。这其实是一种确保 Java 语言旧版本的向后兼容性的有效途径。
看下面一段代码&＃xff1a;
Thread thread &＃61; new Thread(new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("In another thread");
}
});
thread.start();
System.out.println("In main");
Thread 类和它的构造函数是在 Java 1.0 中引入的&＃xff0c;距今已有超过 20 年的时间。从那时起&＃xff0c;构造函数就未改变过。将 Runnable 的匿名实例传递给构造函数已经是成为一种传统。但是从 java8 开始&＃xff0c;可以选择传递 lambda 表达式&＃xff1a;
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Thread thread &＃61; new Thread(() -> System.out.println("这是一个线程"));
thread.start();
}
执行结果&＃xff1a;
这是一个线程
这里 Thread 类的构造函数想要一个实现 Runnable 的实例。在本例中我们传递了一个 lambda 表达式&＃xff0c;而不是一个对象。实际上我们可以向各种各样的方法和构造函数传递 lambda 表达式&＃xff0c;包括在 Java8 之前创建的方法和构造函数。这很有效&＃xff0c;因为 lambda 表达式在 Java 中表示为函数接口。
函数接口有三条重要法则&＃xff1a;
一个函数接口只有一个抽象方法。
在 Object 类中属于公共方法的抽象方法不会被视为单一抽象方法。
函数接口可以有默认方法和静态方法。
任何满足单一抽象方法法则的接口&＃xff0c;都会被自动视为函数接口。这包括 Runnable 和 Callable 等传统的接口&＃xff0c;以及您自己构建的自定义接口。
内置函数接口
除了已经提到的单一抽象方法之外&＃xff0c;JDK 8 还包含多个新函数接口。最常用的接口包括 Function、Predicate 和 Consumer&＃xff0c;它们是在 java.util.function 包中定义的。Stream 的 map 方法接受 Function 作为参数。类似地&＃xff0c;filter 使用 Predicate&＃xff0c;forEach 使用 Consumer。该包还有其他函数接口&＃xff0c;比如 Supplier、BiConsumer 和 BiFunction。
可以将内置函数接口用作我们自己的方法的参数。例如&＃xff0c;假设我们有一个 Device 类&＃xff0c;它包含方法 checkout 和 checkin 来指示是否正在使用某个设备。当用户请求一个新设备时&＃xff0c;方法 getFromAvailable 从可用设备池中返回一个设备&＃xff0c;或在必要时创建一个新设备。
我们可以实现一个函数来借用设备:
public void borrowDevice(Consumer use) {
Device device &＃61; getFromAvailable();
device.checkout();
try {
use.accept(device);
} finally {
device.checkin();
}
}
接受 Consumer 作为参数。
从池中获取一个设备(我们在这个示例中不关心线程安全问题)。
调用 checkout 方法将设备状态设置为 checked out。
将设备交付给用户。
在完成设备调用后返回到 Consumer 的 accept 方法时&＃xff0c;通过调用 checkin 方法将设备状态更改为 checked in。
下面给出了一种使用 borrowDevice 方法的方式&＃xff1a;
new Sample().borrowDevice(device -> System.out.println("using " &＃43; device));
因为该方法接收一个函数接口作为参数&＃xff0c;所以传入一个 lambda 表达式作为参数是可以接受的。
自定义函数接口
尽管最好尽量使用内置函数接口&＃xff0c;但有时需要自定义函数接口。
要创建自定义函数接口&＃xff0c;需要做两件事&＃xff1a;
使用 &＃64;FunctionalInterface 注释该接口&＃xff0c;这是 java8 对自定义函数接口的约定。
确保该接口只有一个抽象方法。
该约定清楚的表明该接口接收 lambda 表达式。当编译器看到该注释时&＃xff0c;它会验证该接口是否只有一个抽象方法。
使用 &＃64;FunctionalInterface 注释可以确保&＃xff0c;如果在未来更改接口时意外违反抽象方法数量规则&＃xff0c;您会获得错误消息。这是很有用的&＃xff0c;因为你会立即发现问题&＃xff0c;而不是留给下一个开发人员在以后处理它。没有人希望将在 lambda 表达式传递给其他人的自定义接口时获得错误的消息。
创建自定义函数接口
下面的示例创建一个 Transformer 函数接口&＃xff1a;
&＃64;FunctionalInterface
public interface Transformer {
T transform(T input);
}
该接口用 &＃64;FunctionalInterface 注释做了标记&＃xff0c;表明它是一个函数接口。因为该注释包含在 java.lang 包中&＃xff0c;所以没有必要导入。该接口有一个名为 transform 的方法&＃xff0c;后者接受一个参数化为 T 类型的对象&＃xff0c;并返回一个相同类型的转换后对象。转换的语义将由该接口的实现来决定。
这是 OrderItem 类&＃xff1a;
public class OrderItem {
private final int id;
private final int price;
protected OrderItem(int id, int price) {
super();
this.id &＃61; id;
this.price &＃61; price;
}
public int getId() {
return id;
}
public int getPrice() {
return price;
}
&＃64;Override
public String toString() {
// TODO Auto-generated method stub
return String.format("id: %d price: %d", id, price);
}
}
现在来看看 Order 类:
public class Order {
List items;
protected Order(List items) {
super();
this.items &＃61; items;
}
public void transformAndPrint(Transformer> transformOrderItems) {
transformOrderItems.transform(items.stream())
.forEach(System.out::println);
}
}
transformAndPrint 方法接受 Transform 作为参数&＃xff0c;调用 transform 方法来转换属于 Order 实例的订单项&＃xff0c;然后按转换后的顺序输出这些订单项。
测试这个方法&＃xff1a;
public class Sample {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Order order &＃61; new Order(Arrays.asList(
new OrderItem(1, 1225),
new OrderItem(2, 983),
new OrderItem(3, 1554)
));
order.transformAndPrint(new Transformer>() {
&＃64;Override
public Stream transform(Stream input) {
// TODO Auto-generated method stub
return input.sorted(Comparator.comparing(OrderItem::getPrice));
}
});
}
}
测试结果&＃xff1a;
id: 2 price: 983
id: 1 price: 1225
id: 3 price: 1554
我们传递一个匿名内部类作为 transformAndPrint 方法的参数。在 transform 方法内&＃xff0c;调用给定流的 sorted 方法&＃xff0c;这会对订单项进行排序。
lambda表达式的强大功能
在任何需要函数接口的地方&＃xff0c;我们都有三种选择&＃xff1a;
传递一个匿名内部类。
传递一个 lambda 表达式。
在某些情况下传递一个方法引用而不是 lambda 表达式。
order.transformAndPrint(input -> input.sorted(Comparator.comparing(OrderItem::getPrice)));
与我们最初提供的匿名内部类相比&＃xff0c;这简洁得多且更容易阅读。
自定义函数接口与内置函数接口
我们上边演示了自定义函数接口&＃xff0c;那么自定义函数接口有什么优势和不足呢&＃xff1f;
首先优势&＃xff1a;
您可以为自定义接口提供一个描述性名称&＃xff0c;帮助其他开发人员修改或重用它。
只要您高兴&＃xff0c;可以为抽象方法提供任何具有有效语法的名称。只有接口的接收者会获得此优势&＃xff0c;而且仅在传递抽象方法时才会体现出来。传递 lambda 表达式或方法引用的调用不会获得此优势。
您可以在自己的接口中使用参数化的类型&＃xff0c;或者让它保持简单并特定于某些类型。
您可以编写自定义的默认方法和静态方法&＃xff0c;它们可供该接口的其他实现使用。
自定义接口的不足&＃xff1a;
想创建多个接口&＃xff0c;所有接口都具有相同签名的抽象方法&＃xff0c;比如接受 String 作为参数并返回 Integer。尽管方法的名称可能有所不同&＃xff0c;但它们大部分都是多余的&＃xff0c;可替换为一个具有通用名称的接口。
任何想要使用自定义接口的人&＃xff0c;都必须投入额外的精力来学习、理解和记住它们。
那种接口最好
了解了自定义函数接口与内置函数接口的优缺点之后&＃xff0c;那么我们该如何采用那种接口呢&＃xff1f;我们回顾一下 Transformer 接口。
public void transformAndPrint(Transformer> transformOrderItems) {
方法 transformAndPrint 接收一个负责执行转换的参数。该转换可能对 orderItems 集合中的元素进行重新排序。或者&＃xff0c;它可能屏蔽每个订单项的部分袭击。或者什么也不做。我们将具体的实现留给调用者。
重要的是&＃xff0c;调用方知道它们可以将转换实现作为参数提供给 transformAndPrint 方法。函数接口的名称和它的文档应该提供这些细节。在本例中&＃xff0c;从参数名称 (transformOrderItems) 也可以清楚了解这些细节&＃xff0c;而且它们应包含在 transformAndPrint 函数的文档中。尽管函数接口的名称很有用&＃xff0c;但它不是了解函数接口用途和用法的唯一途径。
仔细查看 Transformer 接口&＃xff0c;并将它的用途与 JDK 的内置函数接口进行比较&＃xff0c;我们看到 Function 可以取代 Transformer。
public void transformAndPrint(Function, Stream> transformOrderItems) {
transformOrderItems.apply(items.stream())
.forEach(System.out::println);
}
对 transformAndPrint 的调用使用了一个匿名内部类&＃xff0c;我们还需要更改这一点。但是&＃xff0c;我们已更改该调用来使用 lambda 表达式&＃xff1a;
order.transformAndPrint(orderItems -> orderItems.sorted(comparing(OrderItem::getPrice)));
我们看到我们同样可以用方法引用或者 lambda 表达式去调用&＃xff0c;函数接口的名称与 lambda 表达式无关&＃xff0c;它仅与编译器有关&＃xff0c;编译器将 lambda 表达式参数与方法参数联系起来。方法名称是 transform 还是 apply 同样与调用方无关。
使用内置的函数接口让我们的接口减少了一个&＃xff0c;调用该方法也具有同样功效。我们也没有损害代码的可读性。
总结
将 lambda 表达式设计为函数接口类型的设计策略&＃xff0c;有助于 Java 向早期的版本进行兼容。可以将 lambda 表达式传递给任何通常接收单一抽象方法接口的旧函数。要接收 lambda 表达式&＃xff0c;方法的参数类型应为函数接口。
在某些情况下&＃xff0c;创建自己的函数接口是合情合理的&＃xff0c;但在这么做时应该小心谨慎。仅在应用程序需要高度专业化的方法时&＃xff0c;或者现有接口无法满足您的需求时&＃xff0c;才考虑自定义函数接口。请始终检查一个 JDK 的内置函数接口中是否存在该功能。尽量使用内置函数接口。
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