Java函数式编程

总结

现在主流的编程范式主要有三种，面向过程、面向对象和函数式编程。函数式编程作为一种补充，有很大存在、发展和学习的意义。
函数内部涉及的变量都是局部变量，不会像面向对象编程那样，共享类成员变量，也不会像面向过程编程那样，共享全局变量。
函数式接口可以将函数作为一个参数传入方法中进行使用。

概述

函数式编程因其编程的特殊性，仅在科学计算、数据处理、统计分析等领域，才能更好地发挥它的优势，所以它并不能完全替代更加通用的面向对象编程范式。但是作为一种补充，它也有很大存在、发展和学习的意义。

函数式编程更符合数学上函数映射的思想。具体到编程语言层面，我们可以使用Lambda表达式来快速编写函数映射，函数之间通过链式调用连接到一起，完成所需业务逻辑。Java的Lambda表达式是后来才引入的，由于函数式编程在并行处理方面的优势，正在被大量应用在大数据计算领域。

编程范式

现在主流的编程范式主要有三种，面向过程、面向对象和函数式编程。

面向对象编程最大的特点是：以类、对象作为组织代码的单元以及它的四大特性。

面向过程编程最大的特点是：以函数作为组织代码的单元，数据与方法相分离。

函数式编程并非一个很新的东西，早在50多年前就已经出现了。近几年，函数式编程越来越被人关注，出现了很多新的函数式编程语言，比如Clojure、Scala、Erlang等。一些非函数式编程语言也加入了很多特性、语法、类库来支持函数式编程，比如Java、Python、Ruby、JavaScript等。除此之外，Google Guava也有对函数式编程的增强功能。
函数式编程因其编程的特殊性，仅在科学计算、数据处理、统计分析等领域，才能更好地发挥它的优势，所以它并不能完全替代更加通用的面向对象编程范式。但是作为一种补充，它也有很大存在、发展和学习的意义。
函数式编程中的“函数”，并不是指我们编程语言中的“函数”概念，而是指数学“函数”或者“表达式”（例如：y=f(x)）。不过，在编程实现的时候，对于数学“函数”或“表达式”，我们一般习惯性地将它们设计成函数。
函数式编程最独特的地方在于它的编程思想。函数式编程认为程序可以用一系列数学函数或表达式的组合来表示。函数式编程是程序面向数学的更底层的抽象，将计算过程描述为表达式。
并不是所有的程序都适合这么做。函数式编程有它自己适合的应用场景，比如科学计算、数据处理、统计分析等。在这些领域，程序往往比较容易用数学表达式来表示，比起非函数式编程，实现同样的功能，函数式编程可以用很少的代码就能搞定。但是，对于强业务相关的大型业务系统开发来说，费劲吧啦地将它抽象成数学表达式，硬要用函数式编程来实现，显然是自讨苦吃。相反，在这种应用场景下，面向对象编程更加合适，写出来的代码更加可读、可维护。
函数式编程跟面向过程编程一样，也是以函数作为组织代码的单元。不过，它跟面向过程编程的区别在于，它的函数是无状态的。何为无状态？简单点讲就是，**函数内部涉及的变量都是局部变量，不会像面向对象编程那样，共享类成员变量，也不会像面向过程编程那样，共享全局变量。**函数的执行结果只与入参有关，跟其他任何外部变量无关。同样的入参，不管怎么执行，得到的结果都是一样的。这实际上就是数学函数或数学表达式的基本要求。

Java对函数式编程的支持

Java为函数式编程引入了三个新的语法概念：Stream类、Lambda表达式和函数接口（Functional Inteface）。Stream类用来支持通过“.”级联多个函数操作的代码编写方式；引入Lambda表达式的作用是简化代码编写；函数接口的作用是让我们可以把函数包裹成函数接口，来实现把函数当做参数一样来使用（Java 不像C那样支持函数指针，可以把函数直接当参数来使用）。

stream： stream “.”表示调用某个对象的方法。为了支持上面这种级联调用方式，我们让每个函数都返回一个通用的Stream类对象。在Stream类上的操作有两种：中间操作和终止操作。中间操作返回的仍然是Stream类对象，而终止操作返回的是确定的值结果。
map、filter是中间操作，返回Stream类对象，可以继续级联其他操作；max是终止操作，返回的是OPTIONAL类对象。
lambda： lambda表达式在Java中只是一个语法糖而已，底层是基于函数接口来实现的。Lambda表达式包括三部分：输入、函数体、输出。
函数接口： Java没有函数指针这样的语法。所以它通过函数接口，将函数包裹在接口中，当作变量来使用。实际上，函数接口就是接口。不过，它也有自己特别的地方，那就是要求只包含一个未实现的方法。因为只有这样，Lambda表达式才能明确知道匹配的是哪个方法。如果有两个未实现的方法，并且接口入参、返回值都一样，那Java在翻译Lambda表达式的时候，就不知道表达式对应哪个方法了。

public static void stream(String[] args) {
        Optional<Integer> result = Stream.of("f", "ba", "hello") // of返回Stream<String>对象
                .map(s -> s.length()) // map返回Stream<Integer>对象
                .filter(l -> l <= 3) // filter返回Stream<Integer>对象
                .max((o1, o2) -> o1 - o2); // max终止操作：返回Optional<Integer>
        System.out.println(result.get()); // 输出2
    }

函数式接口

@FunctionalInterface注解使用场景：一个接口只要满足只有一个抽象方法的条件，即可以当成函数式接口使用，有没有 @FunctionalInterface 都无所谓。

如果使用了此注解，再往接口中新增抽象方法，编译器就会报错，编译不通过。换句话说，@FunctionalInterface 就是一个承诺，承诺该接口世世代代都只会存在这一个抽象方法。因此，凡是使用了这个注解的接口，开发者可放心大胆的使用Lambda来实例化。当然误用 @FunctionalInterface 带来的后果也是极其惨重的：如果哪天你把这个注解去掉，再加一个抽象方法，则所有使用Lambda实例化该接口的客户端代码将全部编译错误。

自定义函数式编程接口过程：

通过 @FunctionalInterface 注解，申明一个函数式接口。
在方法中使用函数接口作为入参使用；
调用方法，传入函数接口的实现方法。

public class MyFuncInterface {
    /**
     * 声明一个函数式接口
     * @param <T>
     */
    @FunctionalInterface
    public interface ToLongFunction<T> {
        long applyAsLong(T value);
    }

    /**
     * 工具函数定义使用函数接口作为参数
     */
    public static class Util{
         public static Long mapToLong(ToLongFunction<? super Collection> mapper, List<String> val) {
            Objects.requireNonNull(mapper);
            return mapper.applyAsLong(val);
        }
    }

    /**
     * 使用例子
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        List<String> arr = Arrays.asList("ddd", "222", "3333");
        Long size = Util.mapToLong((item)-> item.size(),arr);
        System.out.println(size);
    }
}