Java中的函数式编程（四）方法引用method reference

写在前面

我们已经知道，lambda表达式是一个匿名函数，可以用lambda表达式来实现一个函数式接口。

 

很自然的，我们会想到类的方法也是函数，本质上和lambda表达式是一样的，那是否也可以用类的方法来实现一个函数式接口呢？答案是可以的。我们称之为方法引用（method reference）。

 

本文的示例代码可从gitee上获取：https://gitee.com/cnmemset/javafp

 

方法引用

一个典型例子，向一个Map中写入单词以及它的长度：

public static void simpleMethodReference() {
    Map<String, Integer> wordMap = new HashMap<>();

    // 等同于 wordMap.computeIfAbsent("hello", s -> s.length());
    wordMap.computeIfAbsent("hello", String::length);

    // 输出为 {hello=5}
    System.out.println(wordMap);
}

上述代码中，String::length 就是方法引用，它用 :: 来分割类名或对象与方法名，:: 左侧是类名或对象，:: 右侧是方法名。

一般来说，方法引用有4种情况：

1. object::instanceMethod —— 对象 + 实例方法

2. Class::staticMethod —— 类名 + 静态方法

3. Class::instanceMethod —— 类名 + 实例方法

4. Class::new —— 类名 + 关键字 new ，这种情况又称为构造器引用(constructor reference)

 

1. object::instanceMethod

object::instanceMethod，:: 左侧是一个对象，:: 右侧是实例方法名。

它等价于提供了 instanceMethod 方法的参数列表的 lambda表达式。

 

形象来说，假设方法 instanceMethod 的参数列表为 (x, y)，那么 object::instanceMethod 等价于 (x, y) -> object.instanceMethod(x, y) 。

 

例如对于字符串 str （String str = ""）：

str::compareTo 等价于  s -> str.compareTo(s)

 

示例代码如下：

public static void objectInstanceMethodReference() {
    String me = "me";

    // wordMap 的 key 是给定的单词，value是不区分大小写，与单词 "me" 比较后得出的值
    Map<String, Integer> wordMap = new HashMap<>();

    // me::compareToIgnoreCase 等价于 s ->  me.compareToIgnoreCase(s)
    wordMap.computeIfAbsent("him", me::compareToIgnoreCase);
    wordMap.computeIfAbsent("you", s ->  me.compareToIgnoreCase(s));

    System.out.println(wordMap);
}

上述代码的输出是：

{him=5, you=-12}

 

2. Class::staticMethod

Class::staticMethod，:: 左侧是一个类，:: 右侧是静态方法名。

它等价于提供了staticMethod方法的参数列表的lambda表达式。

 

形象来说，假设静态方法 staticMethod 的参数列表为 (x, y)，那么 Class::staticMethod 等价于 (x, y, z) -> Class.staticMethod(x, y) 。

 

例如：

System.out::println 等价于 x -> System.out.print(x)

 

示例代码：

public static void classStaticMethodReference() {
    List<String> list = Arrays.asList("Guangdong", "Zhejiang", "Jiangsu");

    // System.out::println 等价于 s -> System.out.println(s)
    list.forEach(System.out::println);
}

上述代码输出为：

Guangdong

Zhejiang

Jiangsu

 

3. Class::instanceMethod

对于Class::instanceMethod，:: 左侧是一个类，:: 右侧是实例方法名。

 

假设 instanceMethod 的参数列表是 (x, y)，那么Class::instanceMethod 等价于lambda表达式  (obj, x, y) -> obj.instanceMethod(x, y)，其中 obj 是 Class 的对象实例。

 

例如：

String::length 等价于 s -> s.length()

String::compareToIgnoreCase 等价于 (s1, s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2)

 

示例代码：

public static void classInstanceMethodReference() {
    Map<String, Integer> wordMap = new HashMap<>();
    Integer wordLen = wordMap.computeIfAbsent("hello", String::length);
    System.out.println(wordMap);
}

上述代码输出为：

{hello=5}

 

4. Class::new

对于Class::new，new的含义是指Class的构造函数，所以又称为构造器引用(constructor reference)。

 

假设Class的构造函数有两个，它们的参数列表分别是(x)和(x, y)，那么 Class::new 可能等价于 x -> new Class(x)，也有可能等价于 (x, y) -> new Class(x, y)，具体是哪个，编译器会在编译阶段通过上下文推断出来。

 

例如：

BigDecimal::new ，根据上下文，可能等价于 (String s) -> new BigDecimal(s)

 

特别的，数组类型也可以使用构造器引用。数组类型只有一个构造参数，表示数组的长度：

String[]::new 等价于 x -> new String[x]

 

示例代码：

public static void ctorMethodReference() {
    List<String> list = Arrays.asList("1.1", "2.2", "3.3");

    // BigDecimal::new 根据上下文推断，等价于 s -> new BigDecimal(s)
    Stream<BigDecimal> stream = list.stream().map(BigDecimal::new);
    List<BigDecimal> decimalList = stream.collect(Collectors.toList());
    System.out.println(decimalList);

    // 构建一个新的 Stream ，之前的 Stream 已经被关闭了
    Stream<BigDecimal> stream1 = list.stream().map(BigDecimal::new);

    // BigDecimal[]::new ，数组的构造器引用，等价于 x -> new BigDecimal[x]
    BigDecimal[] decimalArray = stream1.toArray(BigDecimal[]::new);
    for (BigDecimal d : decimalArray) {
        System.out.println(d);
    }
}

上述代码的输出为：

[1.1, 2.2, 3.3]

1.1

2.2

3.3

 

5. this::instanceMethod和super::instanceMethod

对于this::instanceMethod，很容易理解，相当于把this关键字看做是当前类的实例对象即可。

 

例如：

this::equals 等价于 x -> this.equals(x)

 

对于super::instanceMethod，会相对复杂一些，相当于在this对象上，调用的指定方法父类版本。

 

示例代码：

public class SuperMethodReferenceExample {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadWaiter waiter = new ThreadWaiter();
        waiter.run();
    }

    public static class Waiter {
        public void sayHi() {
            System.out.println("Hello, man!");
        }
    }

    public static class ThreadWaiter extends Waiter {
        @Override
        public void sayHi() {
            System.out.println("Hello, thread!");
        }

        public void run() {
            // 指定调用父类 Waiter 的 sayHi 方法
            Thread t = new Thread(super::sayHi);
            t.start();
        }
    }
}

上述代码的输出为：

Hello, man!

 

 

结语

方法引用可以视为lambda表达式的一个语法糖。