Java中的函数式编程:从Lambda到Stream再到Optional

编程语言译者 2019-06-14 ⋅ 25 阅读

函数式编程(Functional Programming)是一种编程范式,强调使用纯函数作为程序的基本构建块,避免使用可变状态和可变数据。Java作为一种面向对象的编程语言,自从引入了Lambda表达式、Stream API和Optional类,也开始在语言层面支持函数式编程。

Lambda表达式

Lambda表达式是Java 8引入的一种语法糖,用来简化匿名内部类的编写。Lambda表达式以一个箭头(->)分隔参数列表和函数体,可以通过Lambda表达式来创建匿名函数。

() -> System.out.println("Hello, world!");

Lambda表达式有以下特点:

  • 可以被看作一种函数的实现,因此可以赋值给函数式接口变量。
  • 可以省略函数式接口参数的显示类型声明。
  • 可以省略函数体的大括号,当函数体只有一条语句的时候。

Lambda表达式的常见用法包括集合的遍历、筛选、映射等操作。例如,我们可以使用Lambda表达式来对一个集合进行遍历并输出每个元素:

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");

names.forEach(name -> System.out.println(name));

Stream API

Stream API是Java 8引入的一种用于处理集合数据的API。它提供了许多高阶函数(Higher-Order Functions)用于对集合进行函数式操作,如筛选、变换、聚合等。

Stream操作可以分为中间操作和末端操作。中间操作不会直接触发执行,而是返回一个新的Stream对象,可以进行链式调用。末端操作是触发Stream的执行,返回某种结果或者不返回结果。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");

// 筛选出名字长度大于4的人
List<String> result = names.stream()
                           .filter(name -> name.length() > 4)
                           .collect(Collectors.toList());

Stream API的特点包括:

  • 惰性求值:中间操作不会立即执行,只有在末端操作被调用时才会触发执行。
  • 并行计算:Stream可以使用多线程来进行并行计算,提高性能。
  • 不可变性:Stream的操作不会修改原始集合,而是返回一个新的Stream对象。

Optional类

Optional类是Java 8引入的用于处理可能为空的值(Null Value)的类。它提供了一些方法来处理可能为空的值,避免了NullPointerException的出现。

Optional类可以包含一个非空的值,也可以为空。当Optional为空时,调用get方法将会抛出NoSuchElementException异常。因此,在使用Optional类的时候,我们需要使用isPresent方法先判断Optional是否为空。

Optional<String> name = Optional.ofNullable("Alice");

// 如果name不为空,则打印name的值
name.ifPresent(value -> System.out.println(value));

Optional类的主要用法有:

  • ofNullable方法:用于创建一个可能为空的Optional对象。
  • isPresent方法:判断Optional是否包含一个非空的值。
  • ifPresent方法:判断Optional是否包含一个非空的值,并在包含的情况下执行相关操作。

总结

函数式编程是一种强调使用纯函数进行编程的范式,Java在语言层面支持函数式编程,通过Lambda表达式、Stream API和Optional类可以更方便地进行函数式编程。

Lambda表达式是Java 8引入的一种语法糖,用来简化匿名内部类的编写,常用于集合的遍历和操作。

Stream API是Java 8引入的用于处理集合数据的API,提供了丰富的高阶函数用于对集合进行函数式操作,如筛选、变换、聚合等。

Optional类是Java 8引入的用于处理可能为空的值的类,提供了一些方法来处理可能为空的值,避免NullPointerException的出现。


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