JAVA基础之5-函数式接口的实现

之所以单独把这个列出来，是因为本人被一个源码给震撼了。

所以，本人目的是看看这个震撼实现，并模仿，最后把常规的实现也贴上，让读者可以看到相对完整的实现

注：本文代码基于JDK17

一、让人震撼的代码

Collectors.toList()

 public static <T>
    Collector<T, ?, List<T>> toList() {
        return new CollectorImpl<>(ArrayList::new, List::add,
                                   (left, right) -> { left.addAll(right); return left; },
                                   CH_ID);
    }

我们看下CollectorImpl的构造器:

CollectorImpl(Supplier<A> supplier,
                      BiConsumer<A, T> accumulator,
                      BinaryOperator<A> combiner,
                      Set<Characteristics> characteristics) {
            this(supplier, accumulator, combiner, castingIdentity(), characteristics);
        }

第二个参数是BiConsumer<A, T>,再看下BiConsumer的接口方法:

void accept(T t, U u);

按照正常的逻辑，toList()调用CollectorImpl的时候，应该传递一个有两个参数的方法，但是List.add只有一个参数。

List.add有2个实现：

boolean add(E e)
void add(int index, E element);

很明显，不可能指向那个两个参数的实现，因为参数类型明显不匹配，而只能指向 boolean add(E e)

但问题add（E e)看起来更不配，因为它只有一个参数。

现实是，编译器不会报告错误，而且能得到正确的结果。

为什么了？

思来想去，只能说JCP改了规则--为了达到目的，JCP不惜违背常规允许有独特的实现。

在以往的源码中，我们看到的好像都是要求参数个数和类型匹配的？

二、我的模仿和可能的解释

为了确认这种独特的函数式接口实现，我做了个一个测试，在测试代码中：

1.创建一个类似ArrayList的类

2.写了一段测试代码，验证奇特的实现

具体代码如下：

package study.base.oop.interfaces.functional.shockingimplement;

/**
 * 中学生
 * @param name
 * @param age
 * @param gender
 */
public record MiddleStudent(
        String name, Integer age, String gender
) {
}

package study.base.oop.interfaces.functional.shockingimplement;

import java.util.function.BiConsumer;

/**
 * 用于演示令人震惊的 lambda 表达式*
 * <br/>
 * <br/> 作为一个对比，可以看看 {@linkplain  study.base.oop.interfaces.functional.stdimplement.impl.StudentSortImpl 函数式接口的几种基本实现  }
 * @author lzfto
 * @date 2024/09/12
 */
public class ShockingList {
    private MiddleStudent[] room;
    public ShockingList() {
        this.room = new MiddleStudent[10];
    }

    public void add(MiddleStudent student) {
        expand();
        //查找room最后一个不为null的位置,然后添加student
        for (int i = 0; i < room.length - 1; i++) {
            if (this.room[i] == null) {
                this.room[i] = student;
                return;
            }
        }
        System.out.println("超出房间容量,无法插入新的成员");
    }

    private void expand(){
        //如果room的最后一个不是null，那么room扩容10个位置
        if (this.room[this.room.length-1] != null) {
            MiddleStudent[] temp = new MiddleStudent[this.room.length + 10];

            //把room的元素全部复制到temp中，然后this.room指向temp
            for (int i = 0; i < this.room.length; i++) {
                temp[i] = this.room[i];
            }
            this.room = temp;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 演示这种奇怪的BiConsumer的用法，或者说是 郎打语法
         */
        ShockingList list = new ShockingList();
        list.add(new MiddleStudent("张三", 18, "男"));
        BiConsumer<ShockingList, MiddleStudent> consumer =  ShockingList::add;
        consumer.accept(list, new MiddleStudent("李四", 19, "男"));
        for (MiddleStudent middleStudent : list.room) {
            if(middleStudent != null){
                System.out.println(middleStudent);
            }
        }
    }
}

测试后，输出的结果如下图：

根据java的例子和我自己的编写例子，我只能得出这样的某种猜测：

如果函数式接口方法F要求2个参数(R ,T)，那么当引用对象方法（假定对象称为 Test，方法是 shockMe) 实现函数式接口的时候，允许引用这样的接口:

1.Test.ShockMe可以有一个参数，类型为T，ShockMe的方法返回类型同F的返回类型，或者都是Void.class

2.Test本身是R类型

那么JCP认为这是合规的。

根据这种推测，那么可能也允许：F有n个参数，但是ShockMe有n-1个参数的情况。暂时未验证。

JCP为什么要允许这种的实现可行了？大概是为了向后兼容，不想浪费已有的各种实现。

我们反过来想，如果不允许这样，那么JAVA应该怎么办？

以toList()为例，那么就必须增加一个实现方法，或者额外写几个工具类。JCP不知道出于什么考虑，想出了这个比较其它的实现。

虽然这种实现有其好处：向后兼容，不浪费。但也造成代码不容易看懂（是的，我迷惑了很久）。

不知道其它语言是否有类似的情况。

三、函数式接口标准5个实现

以下代码，在我的其它文章也有：JAVA基础之四-郎打表达式、函数式接口、流的简介

为了方便，重复一次

package study.base.oop.interfaces.functional.stdimplement.impl;

import study.base.oop.interfaces.functional.stdimplement.Face;
import study.base.oop.interfaces.functional.stdimplement.IFace;
import study.base.oop.interfaces.functional.stdimplement.Isort;
import study.base.oop.interfaces.functional.stdimplement.Sort;

/**
 * 本类主要演示了函数式接口的几种实现方式:
 * </br>
 * </br> 1.使用实现类  - 最传统的
 * </br> 2.使用Lambda表达式 - 还是比较方便的
 * </br> 3.使用匿名类 - 和郎打差不多
 * </br> 4.方法引用 -   应用另外一个同形方法（多式对实例）
 * </br> 5.构造器引用 -  应用另外一个同形构造方法
 * </br> 6.静态方法引用 -  应用另外一个同形静态方法
 * @author lzf
 */
public class StudentSortImpl implements Isort {

    @Override
    public int add(int a, int b) {
        int total = a + b;
        System.out.println(total);
        this.doSomething(a,b);
        return total;
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 1.0 函数式接口的传统实现-类实现
        System.out.println("1.函数式接口的实现方式一:实现类");
        Isort sort = new StudentSortImpl();
        sort.add(10, 20);

        // 函数式接口的实现二-朗打方式
        System.out.println("2.函数式接口的实现方式一:朗打表达式");
        // 2.1 有返回的情况下，注意不要return语句,只能用于单个语句的
        // 如果只有一个参数，可以省掉->前的小括弧
        // 如果有返回值，某种情况下，也可以省略掉后面的花括弧{}
        // 有 return的时候
        // a->a*10
        // (a)->{return a*10} 要花括弧就需要加return
        // (a,b)->a+b
        // (a,b)->{return a+b;}
        Isort sort2 = (a, b) -> a + b;
        Isort sort3 = (a, b) -> {
            return a * 10 + b;
        };

        // 2.2 有没有多条语句都可以使用 ->{}的方式
        Isort sort4 = (a, b) -> {
            a += 10;
            return a + b;
        };

        int a=10;
        int b=45;
        int total=sort2.add(a, b)+sort3.add(a, b)+sort4.add(a, b);
        System.out.println("总数="+total);

        // 3 使用 new+匿名函数的方式来实现
        System.out.println("3.函数式接口的实现方式一:匿名类");
        Isort sort5 = new Isort() {
            @Override
            public int add(int a, int b) {
                int total = a * a + b;
                System.out.println(total);
                return total;
            }

        };
        sort5.add(8, 2);

        // 4.0 基于方法引用-利用已有的方法，该方法必须结构同接口的方式一致
        // 在下例中，从另外一个类实例中应用，而该实例仅仅是实现了方法，但是没有实现接口
        // 可以推测：编译的时候，通过反射或者某些方式实现的。具体要看编译后的字节码
        System.out.println("4.函数式接口的实现方式一:方法引用");
        Sort otherClassSort=new Sort();
        Isort methodSort = otherClassSort::add;
        methodSort.add(90, 90);

        // 5.0 基于构造函数
        // 这种方式下，要求构造函数返回的对象类型同函数接口的返回一致即可，当然参数也要一致
        System.out.println("5.函数式接口的实现方式一:构造函数引用");
        IFace conSort=Face::new;

        Face face=conSort.show(10, 90);
        face.write();
        //小结：基于方法和基于构造函数的实现，应该仅仅是为了stream和函数式服务，和朗打没有什么关系
        //这个最主要是为了编写一个看起来简介的表达式。
        // 6.0 基于静态方法
        System.out.println("6.函数式接口的实现方式一:静态方法引用");
        Isort staticSort=Integer::sum;
        int total2=staticSort.add(1,2);
        System.out.println("total2="+total2);
    }
}
                                  

三、小结

JCP对于函数式接口的这种迷惑实现，让我感到震惊。

这种震惊让我认为：不排除可能还有更奇葩的实现。 如果有，以后再补上。

最后，我也有点好奇其它常用的语言是否有这种实现  -- 毕竟这个编辑器和编译器出了难题。