Lambda表达式，函数式编程整合

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isWulongbo
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    一、引言

    java8最大的特性就是引入Lambda表达式，即函数式编程，可以将行为进行传递。总结就是：使用不可变值与函数，函数对不可变值进行处理，映射成另一个值。

    二、java重要的函数式接口

    1、什么是函数式接口

    函数接口是只有一个抽象方法的接口，用作 Lambda 表达式的类型。使用@FunctionalInterface注解修饰的类，编译器会检测该类是否只有一个抽象方法或接口，否则，会报错。可以有多个默认方法，静态方法。

    1.1 java8自带的常用函数式接口。

    函数接口抽象方法功能参数返回类型示例
    Predicatetest(T t)判断真假Tboolean9龙的身高大于185cm吗？
    Consumeraccept(T t)消费消息Tvoid输出一个值
    FunctionR apply(T t)将T映射为R（转换功能）TR获得student对象的名字
    SupplierT get()生产消息NoneT工厂方法
    UnaryOperatorT apply(T t)一元操作TT逻辑非（!）
    BinaryOperatorapply(T t, U u)二元操作(T，T)(T)求两个数的乘积（*）
    public class Test {
    
    @ToString
    static class OutstandingClass {
        private String name;
        private Student student;
        public String getName() {
            return name;
        }
        public Student getStudent() {
            return student;
        }
        
        public OutstandingClass(String name, Student student) {
            this.name = name;
            this.student = student;
        }
        public OutstandingClass() {
        }
    }
    
    @ToString
    static class Student{
         private String name;
         private int age;
         private int stature;
         private List<SpecialityEnum> specialitys;
         public Student(String name,int age,int height){
             this.name=name;
             this.age=age;
             this.stature=height;
         }
         public int getStature() {
             return stature;
         }
         public int getAge() {
             return age;
         }
         public String getName() {
             return name;
         }
         public List<SpecialityEnum> getSpecialitys() {
            return specialitys;
        }
    }
    
    @ToString
    static enum SpecialityEnum {
         SIGN("sing"),
         DANCE("dance"),
         SWIMMING("swimming"),
         RUNNING("running");
         private String speciality;
         public String getSpeciality() {
                return speciality;
         }
    // 构造方法，注意：构造方法不能为public，因为enum并不可以被实例化
        private SpecialityEnum(String speciality) {
            this.speciality = speciality;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        Predicate<Integer> predicate = x -> x > 185;
        Student student = new Student("9龙", 23, 175);
        System.out.println(
            "9龙的身高高于185吗？：" +           predicate.test(student.getStature()));

        Consumer<String> consumer = System.out::println;
        consumer.accept("命运由我不由天");

        Function<Student, String> function = Student::getName;
        String name = function.apply(student);
        System.out.println(name);

        Supplier<Integer> supplier = 
            () -> Integer.valueOf(BigDecimal.TEN.toString());
        System.out.println(supplier.get());

        UnaryOperator<Boolean> unaryOperator = uglily -> !uglily;
        Boolean apply2 = unaryOperator.apply(true);
        System.out.println(apply2);

        BinaryOperator<Integer> operator = (x, y) -> x * y;
        Integer integer = operator.apply(2, 3);
        System.out.println(integer);

        test(() -> "我是一个演示的函数式接口");
    }

    /**
     * 演示自定义函数式接口使用
     *
     * @param worker
     */
    public static void test(Worker worker) {
        String work = worker.work();
        System.out.println(work);
    }

    public interface Worker {
        String work();
    }
}
//9龙的身高高于185吗？：false
//命运由我不由天
//9龙
//10
//false
//6
//我是一个演示的函数式接口

    以上演示了lambda接口的使用及自定义一个函数式接口并使用。下面，我们看看java8将函数式接口封装到流中如何高效的帮助我们处理集合。

    注意：Student::getName例子中这种编写lambda表达式的方式称为方法引用。格式为ClassNmae::methodName。是不是很神奇，java8就是这么迷人。

    1.2 惰性求值与及早求值

    惰性求值：只描述Stream，操作的结果也是Stream，这样的操作称为惰性求值。惰性求值可以像建造者模式一样链式使用，最后再使用及早求值得到最终结果。

    及早求值：得到最终的结果而不是Stream，这样的操作称为及早求值。

    2、常用的流

    2.1 collect(Collectors.toList())

    将流转换为list。还有toSet()，toMap()等。及早求值。

    
List<Student> studentList = Stream.of(
    new Student("路飞", 22, 175),
    new Student("红发", 40, 180),
    new Student("白胡子", 50, 185))
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(studentList);

//输出结果
//[Student{name='路飞', age=22, stature=175, specialities=null}, 
//Student{name='红发', age=40, stature=180, specialities=null}, 
//Student{name='白胡子', age=50, stature=185, specialities=null}]

    2.2 filter

    顾名思义，起过滤筛选的作用。内部就是Predicate接口。惰性求值。

    比如我们筛选出出身高小于180的同学。

    List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        List<Student> list = students.stream()
            .filter(stu -> stu.getStature() < 180)
            .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(list);
        
//输出结果
//[Student{name='路飞', age=22, stature=175, specialities=null}]

    2.3 map

    转换功能，内部就是Function接口。惰性求值

    List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        List<String> names = students.stream().map(student -> student.getName())
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(names);
        
//输出结果
//[路飞, 红发, 白胡子]

    例子中将student对象转换为String对象，获取student的名字。

    2.4 flatMap

    将多个Stream合并为一个Stream。惰性求值

    List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        List<Student> studentList = Stream.of(students,
                asList(new Student("艾斯", 25, 183),
                        new Student("雷利", 48, 176)))
                .flatMap(students1 -> students1.stream()).collect(Collectors.toList());
        System.out.println(studentList);
        
//输出结果
//[Student{name='路飞', age=22, stature=175, specialities=null}, 
//Student{name='红发', age=40, stature=180, specialities=null}, 
//Student{name='白胡子', age=50, stature=185, specialities=null}, 
//Student{name='艾斯', age=25, stature=183, specialities=null},
//Student{name='雷利', age=48, stature=176, specialities=null}]

    调用Stream.of的静态方法将两个list转换为Stream，再通过flatMap将两个流合并为一个。

    2.5 max和min

    我们经常会在集合中求最大或最小值，使用流就很方便。及早求值。

    List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        Optional<Student> max = students.stream()
            .max(Comparator.comparing(stu -> stu.getAge()));
        Optional<Student> min = students.stream()
            .min(Comparator.comparing(stu -> stu.getAge()));
        //判断是否有值
        if (max.isPresent()) {
            System.out.println(max.get());
        }
        if (min.isPresent()) {
            System.out.println(min.get());
        }
        
//输出结果
//Student{name='白胡子', age=50, stature=185, specialities=null}
//Student{name='路飞', age=22, stature=175, specialities=null}

    max、min接收一个Comparator（例子中使用java8自带的静态函数，只需要传进需要比较值即可。）并且返回一个Optional对象，该对象是java8新增的类，专门为了防止null引发的空指针异常。可以使用max.isPresent()判断是否有值；可以使用max.orElse(new Student())，当值为null时就使用给定值；也可以使用max.orElseGet(() -> new Student());这需要传入一个Supplier的lambda表达式。

    2.6 count

    统计功能，一般都是结合filter使用，因为先筛选出我们需要的再统计即可。及早求值

    List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        long count = students.stream().filter(s1 -> s1.getAge() < 45).count();
        System.out.println("年龄小于45岁的人数是：" + count);
        
//输出结果
//年龄小于45岁的人数是：2

    2.7 reduce

    reduce 操作可以实现从一组值中生成一个值。在上述例子中用到的 count 、 min 和 max 方 法，因为常用而被纳入标准库中。事实上，这些方法都是 reduce 操作。及早求值。
    image

    Integer reduce = Stream.of(1, 2, 3, 4).reduce(0, (acc, x) -> acc+ x);
        System.out.println(reduce);
//输出结果
//10

    我们看得reduce接收了一个初始值为0的累加器，依次取出值与累加器相加，最后累加器的值就是最终的结果。

    三、高级集合类及收集器

    收集器，一种通用的、从流生成复杂值的结构。只要将它传给 collect 方法，所有的流就都可以使用它了。标准类库已经提供了一些有用的收集器，以下示例代码中的收集器都是从 java.util.stream.Collectors 类中静态导入的。

    List<Student> students1 = new ArrayList<>(3);
students1.add(new Student("路飞", 23, 175));
students1.add(new Student("红发", 40, 180));
students1.add(new Student("白胡子", 50, 185));
OutstandingClass ostClass1 = new OutstandingClass("一班", students1);
//复制students1，并移除一个学生
List<Student> students2 = new ArrayList<>(students1);
students2.remove(1);
OutstandingClass ostClass2 = new OutstandingClass("二班", students2);
//将ostClass1、ostClass2转换为Stream
Stream<OutstandingClass> classStream = Stream.of(ostClass1, ostClass2);
OutstandingClass outstandingClass = biggestGroup(classStream);
System.out.println("人数最多的班级是：" + outstandingClass.getName());
System.out.println("一班平均年龄是：" + averageNumberOfStudent(students1));

/**
 * 获取人数最多的班级
 */
public static OutstandingClass biggestGroup(Stream<OutstandingClass> outstandingClasses) {
    return outstandingClasses.collect(
            maxBy(comparing(ostClass -> ostClass.getStudents().size())))
            .orElseGet(OutstandingClass::new);
}
/**
 * 计算平均年龄
 */
private static double averageNumberOfStudent(List<Student> students) {
    return students.stream().collect(averagingInt(Student::getAge));
}

//输出结果
//人数最多的班级是：一班
//一班平均年龄是：37.666666666666664

    maxBy或者minBy就是求最大值与最小值。

    3.2 转换成块

    常用的流操作是将其分解成两个集合，Collectors.partitioningBy帮我们实现了，接收一个Predicate函数式接口。
    image
    将示例学生分为会唱歌与不会唱歌的两个集合。

    Map<Boolean, List<Student>> listMap = students.stream().collect(
            Collectors.partitioningBy(student -> student.getSpecialities().
                                      contains(SpecialityEnum.SING)));

    3.3 数据分组

    数据分组是一种更自然的分割数据操作，与将数据分成 ture 和 false 两部分不同，可以使用任意值对数据分组。Collectors.groupingBy接收一个Function做转换。

    image
    如图，我们使用groupingBy将根据进行分组为圆形一组，三角形一组，正方形一组。

    例子：根据学生第一个特长进行分组

    Map<SpecialityEnum, List<Student>> listMap = 
             students.stream().collect(
             Collectors.groupingBy(student -> student.getSpecialities().get(0)));

    Collectors.groupingBy与SQL 中的 group by 操作是一样的。

    3.4 字符串拼接

    如果将所有学生的名字拼接起来，怎么做呢？通常只能创建一个StringBuilder，循环拼接。使用Stream，使用Collectors.joining()简单容易。**

    List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

         String names = students.stream()
             .map(Student::getName).collect(Collectors.joining(",","[","]"));
        System.out.println(names);
        
//输出结果
//[路飞,红发,白胡子]

    joining接收三个参数，第一个是分界符，第二个是前缀符，第三个是结束符。也可以不传入参数Collectors.joining()，这样就是直接拼接。

    3.5 筛选+-

    static class Student{
    public String name;
     public int age;
     public int stature;
     public boolean result;
     public Student(String name,int age,int height,boolean result){
            this.name=name;
     this.age=age;
     this.stature=height;
     this.result=result;
 }
    public void setResult(boolean result){
        this.result= result;
 }
    public int getStature() {
        return stature;
 }
    public int getAge() {
        return age;
 }
    public String getName() {
        return name;
 }
    public boolean getResult() {
        return result;
 }
}
public static void main(String[] args) {
    List<String> iv=new ArrayList();
 iv.add("张三");
 iv.add("李四");
 iv.add("王五");
 iv.add("赵六");
 List<Student> troList =new ArrayList();
 troList.add(new Student("bobo",20,170,false));
 troList.add(new Student("张三",30,171,false));
 troList.add(new Student("老李",40,172,false));
 troList.add(new Student("赵六",50,173,false));
 troList.add(new Student("隔壁老王",60,174,false));
 //筛选+
 List<String> stringList = iv.stream().filter(
            tname -> troList.stream().map(Student::getName).collect(Collectors.toList()).contains(tname)
    ).collect(Collectors.toList());
 List<Student> students = troList.stream().map(
            student -> {
                if(iv.contains(student.getName())){
                    student.setResult(true);
 return student;
 }
                return student;
 }
    ).collect(Collectors.toList());
 students.forEach(
            s -> {
                System.out.println(s.getName() +":" + s.getResult());
 }
    );
 System.out.println("================筛选+===============");
 stringList.forEach(
            s -> {
                System.out.println(s);
 }
    );
 System.out.println("================筛选-===============");
 //筛选-
 List<String> stringList2 = iv.stream().filter(
            tname -> !troList.stream().map(Student::getName).collect(Collectors.toList()).contains(tname)
    ).collect(Collectors.toList());
 stringList2.forEach(
            s -> {
                System.out.println(s);
 }
    );
}
      BigDecimal priceTotal = cartVOList.stream()
                .map(p -> p.getProductPrice().multiply(new BigDecimal(p.getProductNum())))
                .reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add);

    四、总结

    本篇主要从实际使用讲述了常用的方法及流，使用java8可以很清晰表达你要做什么，代码也很简洁。本篇例子主要是为了讲解较为简单，大家可以去使用java8重构自己现有的代码，自行领会lambda的奥妙。本文说的Stream要组合使用才会发挥更大的功能，链式调用很迷人，根据自己的业务去做吧。

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