連潔

摘要：函數(shù)式編程已經(jīng)成為當(dāng)前最流行的編程模式之一，根據(jù)JAVA8最新標(biāo)準(zhǔn)，介紹了lambda表達(dá)式對函數(shù)式編程的支持，并探討了Stream類在應(yīng)用開發(fā)中的使用方式，對lambda表達(dá)式的應(yīng)用模式進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：函數(shù)式；Java程序；應(yīng)用

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）06-0099-02

函數(shù)式編程（functional programming）作為當(dāng)前最流行的編程規(guī)范之一，主流語言都對其進(jìn)行了支持，作為編程領(lǐng)域最重要的JAVA語言，也在最新的JDK8中新增了相關(guān)特性，這就是lambda（λ）表達(dá)式及Stream類。它使得JAVA語言進(jìn)一步與當(dāng)今流行趨勢結(jié)合，增強(qiáng)了JAVA語言的表現(xiàn)力，拓展了它的應(yīng)用范圍，優(yōu)化了程序的結(jié)構(gòu)與可讀性

1 函數(shù)式編程簡介

函數(shù)式編程（functional programming）是一種編程模式，旨在將運(yùn)算過程盡量寫成一系列嵌套的函數(shù)調(diào)用。在形式上，函數(shù)式編程允許將函數(shù)作為參數(shù)和返回值；在機(jī)制上，函數(shù)式編程在執(zhí)行時(shí)進(jìn)行惰性計(jì)算（lazy evaluation）和閉包等技術(shù)。最主要的優(yōu)點(diǎn)是不修改狀態(tài)，可以將任務(wù)隨意分解，很好的符合了當(dāng)前多線程、多處理器編程的趨勢。

2 JAVA中的lambda表達(dá)式

lambda（λ）表達(dá)式是JDK8最大的更新之一，旨在引入函數(shù)式編程思想優(yōu)化JAVA程序。其表達(dá)形式如下：

（int even， int odd） -> even + odd

在JDK8 中，使用->符號引起表達(dá)式，該符號左邊為表達(dá)式的參數(shù)，右邊為表達(dá)式的行為。Lambda表達(dá)式可使用在多種場合，例如作為參數(shù)直接傳入某個(gè)函數(shù)：

button.addActionListemer（event->System.out.println（“button clicked??！”））；

其中button是一個(gè)AWT Button 對象，由此我們可以看出，在傳統(tǒng)的需要匿名內(nèi)部類的地方可由lambda表達(dá)式代替，另外，傳統(tǒng)的函數(shù)參數(shù)需要一個(gè)對象，而引入了lambda表達(dá)式之后，則可以將函數(shù)作為參數(shù)傳入，從而在代碼上更加簡潔。

引入lambda表達(dá)式的優(yōu)點(diǎn)首先體現(xiàn)著對代碼的重構(gòu)上，傳統(tǒng)的JAVA程序有一個(gè)重要的概念即匿名內(nèi)部類，這個(gè)類在某些只使用一次即銷毀的情況下創(chuàng)建，例如常見的為按鈕添加事件

button.addActionListener（new ActionListener（） {

public void actionPerformed（ActionEvent event） {

System.out.println（"button clicked"）；}

}）；

但是該代碼當(dāng)中有若干行是純粹的樣板代碼，沒有任何實(shí)際意義，不僅語法冗長，而且破壞了代碼的真實(shí)意圖，而采用lambda表達(dá)式改寫后，該段代碼的目的一目了然，如下所示

button.addActionListener（event->System.out.println（"buttonclicked"）；

其次，lambda表達(dá)式配合jdk8新增的的Stream類可以提高程序——特別是循環(huán)結(jié)構(gòu)——的執(zhí)行效率，在JDK8之前，傳統(tǒng)的循環(huán)結(jié)構(gòu)采用的都是外循環(huán)結(jié)構(gòu)，例如試圖取得所有來自北京的教師

int count = 0；

for （Teacher teacher ： allTeachers） {

if （teacher.isFrom（"London"）） {

count++；}

}

可以看到，傳統(tǒng)方式中，集合內(nèi)部的數(shù)據(jù)與外部的循環(huán)語句不停的進(jìn)行交換，外部程序不得不占用一部分空間為結(jié)果集做準(zhǔn)備，從時(shí)間上到空間上都造成了浪費(fèi)。而經(jīng)過lambda表達(dá)式和Stream改造，原有的外部循環(huán)成為內(nèi)部循環(huán)，如下例所示：

long count = allArtists.stream（）.filter（artist -> artist.isFrom（"London"））.count（）；

可以看出，使用lambda表達(dá)式后，內(nèi)部循環(huán)只是在符合條件的集合個(gè)體中做出標(biāo)識，不占用額外內(nèi)存，當(dāng)程序不發(fā)出最后的指令（如要求立即返回結(jié)果）時(shí)，內(nèi)部循環(huán)不作出任何操作，稱為lazy模式，這樣就節(jié)省了時(shí)間。

3 用lambda表達(dá)式優(yōu)化程序

初學(xué)者在使用lambda表達(dá)式時(shí)，可將其應(yīng)用在集合操作中，優(yōu)化其操作方式，lambda表達(dá)式與Stream類所支持的集合優(yōu)化有map、filter、flatmap以及reduce等，下面將詳細(xì)介紹這幾種方式。

在這之前，首先定義一個(gè)領(lǐng)域模型，模仿現(xiàn)實(shí)世界中的某些業(yè)務(wù)需求，這個(gè)領(lǐng)域模型的結(jié)構(gòu)如下

作者Author，包含名稱（String name）、所屬機(jī)構(gòu)（String origine）和若干成員（String [] members ）

著作 Book，包含名稱（String name），若干章節(jié)（List chapters）和若干作者（List authors）

章節(jié)Chapter，包含章節(jié)名稱（String name）和字?jǐn)?shù)（int chars）

作者集合authors，著作集合books和章節(jié)集合chapters。

首先來介紹Stream類中的第一種操作，即map操作，該操作負(fù)責(zé)將集合當(dāng)中的元素進(jìn)行符合條件的轉(zhuǎn)換。例如，需要所有作者的所屬機(jī)構(gòu)列表，則使用lambda表達(dá)式和Stream代碼如下：

Listorigines=authors.Stream（）.map（author->author. getOrigine（））.collect（toList（））；

第二種常用操作是filter操作，旨在篩選出集合當(dāng)中符合條件的元素，例如，需要找到所有成員數(shù)為1的作者（即該作者不是團(tuán)隊(duì)而是個(gè)人），代碼如下

authors.Stream（）.filter（author->author.getMembers（）.length<2）；

最后一種常用操作為reduce，該操作類似于數(shù)據(jù)庫中的聚合函數(shù)，可對結(jié)果進(jìn)行各種統(tǒng)計(jì)，如匯總、小計(jì)、總計(jì)等，例如要求計(jì)算所有所有作者全部著作的總字?jǐn)?shù)，則代碼可以如下：

chapters.Stream（）.map（chapter->chapter.getChars（））.reduce（0，（base，acc）->base+acc）；

以上介紹了函數(shù)式編程在java中的簡單應(yīng)用，作為java8中最重要的新特性，函數(shù)式編程極大的簡化了代碼的編寫，使得java這一語言煥發(fā)了新的生命力，在未來的開發(fā)中，擁有面向?qū)ο蠹懊嫦蚝瘮?shù)雙重特征的java語言必定會發(fā)揮更大的作用。

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