Lambda&Java多核编程-5-函数式接口与function包

    xiaoxiao2021-03-25  40

    从前面的总结中我们知道Lambda的使用场景是实现一个函数式接口,那么本篇就将阐述一下何为函数式接口以及Java的function包中提供的几种函数原型。

    函数式接口

    早期也叫作SAM(Single Abstract Interface),从全称能够看出是一种只定义了单个抽象方法的接口。

    在这里,由于需要引入新的概念,故先来学习何为默认方法,再顺便提一下接口中的静态方法。

    默认方法(Virtual Extension Methods)

    也称为虚拟扩展方法、防护方法,由Java8引入,意味着现在接口能够实现自身所声明的方法。 看一个示例:

    public interface ExInterface { default void doSomething() { System.out.println("I did something :)"); } }

    如此我们就成功地给doSomething()方法赋予了默认操作,注意方法声明前的default关键字,表明这个方法拥有默认操作,如果不添加default将导致虚方法不能拥有方法体的错误。

    对应地我们给出一个实现了这个接口的类:

    public class Koo implements ExInterface { public static void main(String[] args) { new Koo().doSomething(); } }

    可以看出我们并没有像以往那样必须重写接口中的抽象方法,而是直接调用了doSomething(),此时代码将会执行定义在接口中的默认方法体:

    I did something :)

    根据常识,只要我们在该类中重定义这个接口中的方法:

    @Override public void doSomething() { System.out.println("I did something different :)"); }

    调用时就会执行重写后的方法体:

    I did something different :)

    此时出现了一个问题,如果类实现了两个接口,但是两个接口中都有相同名称的防护方法,在进行默认调用时就会出现冲突,这种情况下我们只好先在类内覆盖掉两接口中同名的防护方法,再手动指定调用哪一个:

    @Override public void doSomething() { ExInterface.super.doSomething(); }

    接口静态方法

    跟一些类的静态方法应该没什么不同,在接口中定义静态方法时必须同时给出这个方法的实现,换句话说就是必须给出方法体:

    static void doStaticThings() { System.out.println("I did some static things :)"); }

    值得注意的是,即使静态方法被定义在接口中,在其他类里也不能重写这个方法,因为它在实现接口时被隐藏了,这一点跟子类无法重写父类中的静态方法是相似的。

    说了这两个额外的概念,现在回到正题。

    根据函数式接口的定义,以上我们提到的两种接口方法均不能作为SAM的目标方法,也就是说,我们必须再在接口中定义一个纯纯的虚方法才能使之成为真正的SAM:

    @FunctionalInterface public interface ExInterface { default void doSomething() { System.out.println("I did something :)"); } static void doStaticThings() { System.out.println("I did some static things :)"); } void targetMethod(); }

    从此也可以得出结论,SAM中默认方法与静态方法不会干扰到目标方法的调用。

    你也许注意到了接口声明上面的注解@FunctionalInterface,这是一种Java8中的注解,官方给出的解释:

    An informative annotation type used to indicate that an interface type declaration is intended to be a functional interface as defined by the Java Language Specification.

    也就是说这种注解主要用于传达一个信息,指明这个接口类型符合Java语言规范中对函数式接口的定义。

    @FunctionalInterface用在IDE中能使我们更易判断自己定义的接口是否符合SAM规范,能否用于Lambda,因为如果不符合规范,IDE将直接给出错误提示。

    正是函数式接口的这种规范性才能够使编译器正确推断出Lambda中到底调用了什么接口中的什么方法(即实现了哪个函数式接口),这个过程叫做目标类型,当然这种推断比我们现在想象的更为复杂,在以后的总结中我们将会深入研究这种机制。

    在书写Lambda时,最基本的一点是保证参数类型、参数个数以及返回类型三者与接口中的目标方法的特征相符,这个特征叫做SAM的函数类型。

    对于本例,方法既不接收参数,也无返回值,所以只需要简单地书写成:

    new Koo().useTheInterface(() -> System.out.println("Yeah, defined in lambda!"));

    就可以给予目标方法新的行为。

    补充下useTheInterface()的定义:

    private void useTheInterface(ExInterface exInterface) { exInterface.targetMethod(); }

    function包中的几种函数原型

    在讲函数组合行为的那篇文章中(请见Lambda&Java多核编程-2-并行与组合行为),我们为了将提取比较键的行为变成一个可传递的参数,使用了一种函数原型:

    Function<Contact, Character> keyExtractor = o -> o.getFirstName().charAt(0);

    这个接口就是来自于此包,当然前几篇文章中用到的很多原型都是如此。

    现在我们把包中最基本的四种原型列出来:

    Consumer<T> Predicate<T> Supplier<T> Function<T, U>

    第一种,Consumer,字面意思就是消费者,把你提供的参数吃掉了,什么也没留,因此返回类型为void,但是你需要提供一个类型为T的参数,如:

    s -> { new Me.eat(s); System.out.println("Nothing left :P"); }

    第二种,Predicate,字面意为谓词(哈哈刚学过离散),你得提供一个类型为T的参数,由谓词来判断,然后返回一个boolean类型的结果,如:

    indianMiFans -> new LeiJun.areYouOK(indianMiFans);

    第三种,Supplier,即提供者/供应商,凭空给你个好东西,也就是说你不需要提供任何参数,但它能够返回一个类型为T的返回值,如:

    () -> Hub.getCargo();

    最后一种,Function,顾名思义——函数,提供T类型的参数,返回U类型的返回值,其本身就相当于一个算子,如:

    param -> MyMath.doCalculation(param);

    当然在前面的文章中我们同样遇到过UnaryOperator之类的接口,前者代表一元操作符。

    很明显,只提供这几种接口是不能满足我们的需要的,所以经过原生特化、变化参数数量与两者相混合这三种方式,能够得到更多的函数式接口:

    BiConsumer<T,U> BiFunction<T,U,R> BooleanSupplier DoubleToLongFunction IntBinaryOperator ObjDoubleConsumer<T> IntToDoubleFunction ...

    这些接口就不做具体介绍了,感兴趣可以直接查阅Java API文档。

    这个库相当于Java8的入门套件,你能够用库中的东西轻松实现自己的SAM,当然在改进程序细粒度时你也需要使用它们,就像在前几篇文章中那样,分拆并组合一些函数行为。

    不说了,饭还没吃,晚上选修怕迟到:)

    总结

    没有总结,提供下本篇的代码。

    ExInterface.java

    @FunctionalInterface public interface ExInterface { default void doSomething() { System.out.println("I did something :)"); } static void doStaticThings() { System.out.println("I did some static things :)"); } void targetMethod(); }

    Koo.java

    public class Koo implements ExInterface { @Override public void doSomething() { ExInterface.super.doSomething(); } @Override public void targetMethod() { } public static void main(String[] args) { new Koo().doSomething(); ExInterface.doStaticThings(); new Koo().useTheInterface(() -> System.out.println("Yeah, defined in lambda!")); } private void useTheInterface(ExInterface exInterface) { exInterface.targetMethod(); } }

    以及它的运行结果:

    I did something :) I did some static things :) Yeah, defined in lambda!
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