如何学会函数式编程

如何学会函数式编程。我的回答是：用你现在使用的编程语言写纯正函数。

纯函数唯一的输入是它的参数，唯一的输出是它的返回值。如果你以前从未接触过这个概念，你会以为所有的函数都是纯正的。毕竟，所有的函数都是接受一个或多个输入值，返回一个输出值。但在某些传统编程中，经常会有一些外来的信息流入或流出函数。例如，一个不规范的函数有可能会依赖一个全局变量或一些类成员数据。在这种情况下，函数的行为并不完全决定于它的参数值。相似的，一个不规范的函数有可能会更改一个全局变量或修改数据库。这种情况下，函数除了返回值外，还会附带一些额外 *** 作。

你可以用任何语言写出纯函数，只是有些语言容易写，有些语言写起来比较复杂。例如，没有人会把Fortran当作一种函数式语言，但有些人(M. J. D. Powell)却强制自己在Fortran里要写纯函数。

为什么要写纯函数？纯函数具有亲系透彻性(referential transparency)，也就是说，针对相同的输入值，它一定给出相同的输出值。函数输出不依赖系统时间、数据库状态以及任何没有显式的作为参数传入函数的东西。这也表明纯函数易于理解(因此也易于调试和测试)。

你可以一直使用纯函数。但如果你想把一个值放到数据库里，光通过纯函数是实现不了的。或者当你想调用一个随机数发生器时，你可不想它保持亲系透彻性—每次都返回相同的值。但是，在可以用到纯函数的时候，你应该使用纯函数，用纯函数来消除越界联系。完全的纯函数程序是不现实的；有人建议说最佳的纯度系数应该是 85% 。

那么，为什么程序员不大量的使用纯函数呢？一个原因是，纯函数需要更长的参数表。在面向对象的编程语言里，对象可以隐式的依赖对象状态来减少参数数量。对于这更简洁的方法接口，你付出的代价是，你无法只通过方法本身来理解这个方法。调用这个方法时你还需要知道对象的状态。为了获得更短的方法接口而放弃亲系透彻性值不值得？这依赖于你的上下文环境和你的风格，按我的观点，我更愿意用更长的函数接口来换取更纯的函数。

另外一个人们不太喜欢使用纯函数的原因是，把大型数据结构传入函数太麻烦。但这也依赖于你怎么干。你可以只是形式上的把一个对象传输函数，而不是把整个对象按字节拷贝进去。

为了效率，你也可以制造一些假纯度。例如，Mike Swaim最近在一个评论里给出了一个如何利用Memoization让程序的速度提升数个等级的例子。(Memoization是一种缓存技术。当一个函数向系统请求计算某些东西时，它首先看看这个东西是否已经被缓存过。如果是，它会从从缓存里取出结果返回。如果否，它会计算它，然后把输出放到缓存里。)使用Memoization技术的函数严格的说不是纯函数—它的计算 *** 作直接受缓存状态的影响—但这样的函数仍然保持亲系透彻性，如果你给它相同的输入，它总会产生相同的输出。你可以认为称这样的函数为纯函数是一种欺骗，的确也是，但如果你总是纠结于这种事情，那你也知道，完全纯函数是有副作用的。

我们在创建线程并启动时可以使用匿名内部类的写法：

可以使用Lambda的格式对其进行修改。修改后如下：

现有方法定义如下，其中IntBinaryOperator是一个接口。先使用匿名内部类的写法调用该方法。

Lambda写法：

现有方法定义如下，其中IntPredicate是一个接口。先使用匿名内部类的写法调用该方法。

Lambda写法：

现有方法定义如下，其中Function是一个接口。先使用匿名内部类的写法调用该方法。

Lambda写法：

现有方法定义如下，其中IntConsumer是一个接口。先使用匿名内部类的写法调用该方法。

Lambda写法：

Java8的Stream使用的是函数式编程模式，如同它的名字一样，它可以被用来对集合或数组进行链状流式的 *** 作。可以更方便的让我们对集合或数组 *** 作。

我们可以调用getAuthors方法获取到作家的集合。现在需要打印所有年龄小于18的作家的名字，并且要注意去重。

单列集合： 集合对象.stream()

数组：Arrays.stream(数组)或者使用Stream.of来创建

双列集合：转换成单列集合后再创建

可以对流中的元素进行条件过滤，符合过滤条件的才能继续留在流中。

例如：

打印所有姓名长度大于1的作家的姓名

可以把对流中的元素进行计算或转换。

例如：

打印所有作家的姓名

可以去除流中的重复元素。

例如：

打印所有作家的姓名，并且要求其中不能有重复元素。

注意：distinct方法是依赖Object的equals方法来判断是否是相同对象的。所以需要注意重写equals方法。

可以对流中的元素进行排序。

例如：

对流中的元素按照年龄进行降序排序，并且要求不能有重复的元素。

注意：如果调用空参的sorted()方法，需要流中的元素是实现了Comparable。

可以设置流的最大长度，超出的部分将被抛弃。

例如：

对流中的元素按照年龄进行降序排序，并且要求不能有重复的元素,然后打印其中年龄最大的两个作家的姓名。

跳过流中的前n个元素，返回剩下的元素

例如：

打印除了年龄最大的作家外的其他作家，要求不能有重复元素，并且按照年龄降序排序。

map只能把一个对象转换成另一个对象来作为流中的元素。而flatMap可以把一个对象转换成多个对象作为流中的元素。

例一：

打印所有书籍的名字。要求对重复的元素进行去重。

例二：

打印现有数据的所有分类。要求对分类进行去重。不能出现这种格式：哲学,爱情

对流中的元素进行遍历 *** 作，我们通过传入的参数去指定对遍历到的元素进行什么具体 *** 作。

例子：

输出所有作家的名字

可以用来获取当前流中元素的个数。

例子：

打印这些作家的所出书籍的数目，注意删除重复元素。

可以用来或者流中的最值。

例子：

分别获取这些作家的所出书籍的最高分和最低分并打印。

把当前流转换成一个集合。

例子：

获取一个存放所有作者名字的List集合。

获取一个所有书名的Set集合。

获取一个Map集合，map的key为作者名，value为List

可以用来判断是否有任意符合匹配条件的元素，结果为boolean类型。

例子：

判断是否有年龄在29以上的作家

可以用来判断是否都符合匹配条件，结果为boolean类型。如果都符合结果为true，否则结果为false。

例子：

判断是否所有的作家都是成年人

可以判断流中的元素是否都不符合匹配条件。如果都不符合结果为true，否则结果为false

例子：

判断作家是否都没有超过100岁的。

获取流中的任意一个元素。该方法没有办法保证获取的一定是流中的第一个元素。

例子：

获取任意一个年龄大于18的作家，如果存在就输出他的名字

获取流中的第一个元素。

例子：

获取一个年龄最小的作家，并输出他的姓名。

对流中的数据按照你指定的计算方式计算出一个结果。（缩减 *** 作）

reduce的作用是把stream中的元素给组合起来，我们可以传入一个初始值，它会按照我们的计算方式依次拿流中的元素和初始化值进行计算，计算结果再和后面的元素计算。

reduce两个参数的重载形式内部的计算方式如下：

其中identity就是我们可以通过方法参数传入的初始值，accumulator的apply具体进行什么计算也是我们通过方法参数来确定的。

例子：

使用reduce求所有作者年龄的和

使用reduce求所有作者中年龄的最大值

使用reduce求所有作者中年龄的最小值

reduce一个参数的重载形式内部的计算

如果用一个参数的重载方法去求最小值代码如下：

我们在编写代码的时候出现最多的就是空指针异常。所以在很多情况下我们需要做各种非空的判断。

例如：

尤其是对象中的属性还是一个对象的情况下。这种判断会更多。

而过多的判断语句会让我们的代码显得臃肿不堪。

所以在JDK8中引入了Optional,养成使用Optional的习惯后你可以写出更优雅的代码来避免空指针异常。

并且在很多函数式编程相关的API中也都用到了Optional，如果不会使用Optional也会对函数式编程的学习造成影响。

Optional就好像是包装类，可以把我们的具体数据封装Optional对象内部。然后我们去使用Optional中封装好的方法 *** 作封装进去的数据就可以非常优雅的避免空指针异常。

我们一般使用 Optional 的 静态方法ofNullable 来把数据封装成一个Optional对象。无论传入的参数是否为null都不会出现问题。

你可能会觉得还要加一行代码来封装数据比较麻烦。但是如果改造下getAuthor方法，让其的返回值就是封装好的Optional的话，我们在使用时就会方便很多。

而且在实际开发中我们的数据很多是从数据库获取的。Mybatis从3.5版本可以也已经支持Optional了。我们可以直接把dao方法的返回值类型定义成Optional类型，MyBastis会自己把数据封装成Optional对象返回。封装的过程也不需要我们自己 *** 作。

如果你 确定一个对象不是空 的则可以使用 Optional 的 静态方法of 来把数据封装成Optional对象。

但是一定要注意，如果使用of的时候传入的参数必须不为null。（尝试下传入null会出现什么结果）

如果一个方法的返回值类型是Optional类型。而如果我们经判断发现某次计算得到的返回值为null，这个时候就需要把null封装成Optional对象返回。这时则可以使用 Optional 的 静态方法empty 来进行封装。

所以最后你觉得哪种方式会更方便呢？ ofNullable

我们获取到一个Optional对象后肯定需要对其中的数据进行使用。这时候我们可以使用其 ifPresent 方法对来消费其中的值。

这个方法会判断其内封装的数据是否为空，不为空时才会执行具体的消费代码。这样使用起来就更加安全了。

例如,以下写法就优雅的避免了空指针异常。

如果我们想获取值自己进行处理可以使用get方法获取，但是不推荐。因为当Optional内部的数据为空的时候会出现异常。

如果我们期望安全的获取值。我们不推荐使用get方法，而是使用Optional提供的以下方法。

我们可以使用filter方法对数据进行过滤。如果原本是有数据的，但是不符合判断，也会变成一个无数据的Optional对象。

我们可以使用isPresent方法进行是否存在数据的判断。如果为空返回值为false,如果不为空，返回值为true。但是这种方式并不能体现Optional的好处， 更推荐使用ifPresent方法 。

Optional还提供了map可以让我们的对数据进行转换，并且转换得到的数据也还是被Optional包装好的，保证了我们的使用安全。

例如我们想获取作家的书籍集合。

只有一个抽象方法 的接口我们称之为函数接口。

JDK的函数式接口都加上了 @FunctionalInterface 注解进行标识。但是无论是否加上该注解只要接口中只有一个抽象方法，都是函数式接口。

我们在使用lambda时，如果方法体中只有一个方法的调用的话（包括构造方法）,我们可以用方法引用进一步简化代码。

我们在使用lambda时不需要考虑什么时候用方法引用，用哪种方法引用，方法引用的格式是什么。我们只需要在写完lambda方法发现方法体只有一行代码，并且是方法的调用时使用快捷键尝试是否能够转换成方法引用即可。

当我们方法引用使用的多了慢慢的也可以直接写出方法引用。

类名或者对象名::方法名

其实就是引用类的静态方法

如果我们在重写方法的时候，方法体中 只有一行代码 ，并且这行代码是 调用了某个类的静态方法 ，并且我们把要重写的 抽象方法中所有的参数都按照顺序传入了这个静态方法中 ，这个时候我们就可以引用类的静态方法。

例如：

如下代码就可以用方法引用进行简化

注意，如果我们所重写的方法是没有参数的，调用的方法也是没有参数的也相当于符合以上规则。

优化后如下：

如果我们在重写方法的时候，方法体中 只有一行代码 ，并且这行代码是 调用了某个对象的成员方法 ，并且我们把要重写的 抽象方法中所有的参数都按照顺序传入了这个成员方法中 ，这个时候我们就可以引用对象的实例方法

例如：

优化后：

如果我们在重写方法的时候，方法体中 只有一行代码 ，并且这行代码是 调用了第一个参数的成员方法 ，并且我们把要 重写的抽象方法中剩余的所有的参数都按照顺序传入了这个成员方法中 ，这个时候我们就可以引用类的实例方法。

例如：

优化后如下：

如果方法体中的一行代码是构造器的话就可以使用构造器引用。

如果我们在重写方法的时候，方法体中 只有一行代码 ，并且这行代码是 调用了某个类的构造方法 ，并且我们把 要重写的抽象方法中的所有的参数都按照顺序传入了这个构造方法中 ，这个时候我们就可以引用构造器。

例如：

优化后：

我们之前用到的很多Stream的方法由于都使用了泛型。所以涉及到的参数和返回值都是引用数据类型。

即使我们 *** 作的是整数小数，但是实际用的都是他们的包装类。JDK5中引入的自动装箱和自动拆箱让我们在使用对应的包装类时就好像使用基本数据类型一样方便。但是你一定要知道装箱和拆箱肯定是要消耗时间的。虽然这个时间消耗很下。但是在大量的数据不断的重复装箱拆箱的时候，你就不能无视这个时间损耗了。

所以为了让我们能够对这部分的时间消耗进行优化。Stream还提供了很多专门针对基本数据类型的方法。

例如：mapToInt,mapToLong,mapToDouble,flatMapToInt,flatMapToDouble等。

当流中有大量元素时，我们可以使用并行流去提高 *** 作的效率。其实并行流就是把任务分配给多个线程去完全。如果我们自己去用代码实现的话其实会非常的复杂，并且要求你对并发编程有足够的理解和认识。而如果我们使用Stream的话，我们只需要修改一个方法的调用就可以使用并行流来帮我们实现，从而提高效率。

parallel方法可以把串行流转换成并行流。

也可以通过parallelStream直接获取并行流对象。

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