Lambda&Java多核编程-5-函数式接口与function包

从前面的总结中我们知道Lambda的使用场景是实现一个函数式接口，那么本篇就将阐述一下何为函数式接口以及Java的function包中提供的几种函数原型。

函数式接口

早期也叫作SAM（Single Abstract Interface），从全称能够看出是一种只定义了单个抽象方法的接口。

在这里，由于需要引入新的概念，故先来学习何为默认方法，再顺便提一下接口中的静态方法。

默认方法（Virtual Extension Methods）

也称为虚拟扩展方法、防护方法，由Java8引入，意味着现在接口能够实现自身所声明的方法。
看一个示例：

public interface ExInterface {
    default void doSomething() {
        System.out.println("I did something :)");
    }
}

如此我们就成功地给doSomething()方法赋予了默认操作，注意方法声明前的default关键字，表明这个方法拥有默认操作，如果不添加default将导致虚方法不能拥有方法体的错误。

对应地我们给出一个实现了这个接口的类：

public class Koo implements ExInterface {

    public static void main(String[] args) {
        new Koo().doSomething();
    }
}

可以看出我们并没有像以往那样必须重写接口中的抽象方法，而是直接调用了doSomething()，此时代码将会执行定义在接口中的默认方法体：

I did something :)

根据常识，只要我们在该类中重定义这个接口中的方法：

@Override
public void doSomething() {
    System.out.println("I did something different :)");
}

调用时就会执行重写后的方法体：

I did something different :)

此时出现了一个问题，如果类实现了两个接口，但是两个接口中都有相同名称的防护方法，在进行默认调用时就会出现冲突，这种情况下我们只好先在类内覆盖掉两接口中同名的防护方法，再手动指定调用哪一个：

@Override
public void doSomething() {
    ExInterface.super.doSomething();
}

接口静态方法

跟一些类的静态方法应该没什么不同，在接口中定义静态方法时必须同时给出这个方法的实现，换句话说就是必须给出方法体：

static void doStaticThings() {
    System.out.println("I did some static things :)");
}

值得注意的是，即使静态方法被定义在接口中，在其他类里也不能重写这个方法，因为它在实现接口时被隐藏了，这一点跟子类无法重写父类中的静态方法是相似的。

说了这两个额外的概念，现在回到正题。

根据函数式接口的定义，以上我们提到的两种接口方法均不能作为SAM的目标方法，也就是说，我们必须再在接口中定义一个纯纯的虚方法才能使之成为真正的SAM：

@FunctionalInterface
public interface ExInterface {
    default void doSomething() {
        System.out.println("I did something :)");
    }

    static void doStaticThings() {
        System.out.println("I did some static things :)");
    }

    void targetMethod();
}

从此也可以得出结论，SAM中默认方法与静态方法不会干扰到目标方法的调用。

你也许注意到了接口声明上面的注解@FunctionalInterface，这是一种Java8中的注解，官方给出的解释：

An informative annotation type used to indicate that an interface type declaration is intended to be a functional interface as defined by the Java Language Specification.

也就是说这种注解主要用于传达一个信息，指明这个接口类型符合Java语言规范中对函数式接口的定义。

@FunctionalInterface用在IDE中能使我们更易判断自己定义的接口是否符合SAM规范，能否用于Lambda，因为如果不符合规范，IDE将直接给出错误提示。

正是函数式接口的这种规范性才能够使编译器正确推断出Lambda中到底调用了什么接口中的什么方法（即实现了哪个函数式接口），这个过程叫做目标类型，当然这种推断比我们现在想象的更为复杂，在以后的总结中我们将会深入研究这种机制。

在书写Lambda时，最基本的一点是保证参数类型、参数个数以及返回类型三者与接口中的目标方法的特征相符，这个特征叫做SAM的函数类型。

对于本例，方法既不接收参数，也无返回值，所以只需要简单地书写成：

new Koo().useTheInterface(() -> System.out.println("Yeah, defined in lambda!"));

就可以给予目标方法新的行为。

补充下useTheInterface()的定义：

private void useTheInterface(ExInterface exInterface) {
        exInterface.targetMethod();
    }

function包中的几种函数原型

在讲函数组合行为的那篇文章中（请见Lambda&Java多核编程-2-并行与组合行为），我们为了将提取比较键的行为变成一个可传递的参数，使用了一种函数原型：

Function<Contact, Character> keyExtractor = o -> o.getFirstName().charAt(0);

这个接口就是来自于此包，当然前几篇文章中用到的很多原型都是如此。

现在我们把包中最基本的四种原型列出来：

• Consumer<T>
• Predicate<T>
• Supplier<T>
• Function<T, U>

第一种，Consumer，字面意思就是消费者，把你提供的参数吃掉了，什么也没留，因此返回类型为void，但是你需要提供一个类型为T的参数，如：

s -> {
    new Me.eat(s);
    System.out.println("Nothing left :P");
}

第二种，Predicate，字面意为谓词（哈哈刚学过离散），你得提供一个类型为T的参数，由谓词来判断，然后返回一个boolean类型的结果,如：

indianMiFans -> new LeiJun.areYouOK(indianMiFans);

第三种，Supplier，即提供者/供应商，凭空给你个好东西，也就是说你不需要提供任何参数，但它能够返回一个类型为T的返回值，如：

() -> Hub.getCargo();

最后一种，Function，顾名思义——函数，提供T类型的参数，返回U类型的返回值，其本身就相当于一个算子，如：

param -> MyMath.doCalculation(param);

当然在前面的文章中我们同样遇到过UnaryOperator之类的接口，前者代表一元操作符。

很明显，只提供这几种接口是不能满足我们的需要的，所以经过原生特化、变化参数数量与两者相混合这三种方式，能够得到更多的函数式接口：

• BiConsumer<T,U>
• BiFunction<T,U,R>
• BooleanSupplier
• DoubleToLongFunction
• IntBinaryOperator
• ObjDoubleConsumer<T>
• IntToDoubleFunction
  ...

这些接口就不做具体介绍了，感兴趣可以直接查阅Java API文档。

这个库相当于Java8的入门套件，你能够用库中的东西轻松实现自己的SAM，当然在改进程序细粒度时你也需要使用它们，就像在前几篇文章中那样，分拆并组合一些函数行为。

不说了，饭还没吃，晚上选修怕迟到：）

总结

没有总结，提供下本篇的代码。

ExInterface.java

@FunctionalInterface
public interface ExInterface {
    default void doSomething() {
        System.out.println("I did something :)");
    }

    static void doStaticThings() {
        System.out.println("I did some static things :)");
    }

    void targetMethod();
}

Koo.java

public class Koo implements ExInterface {
    @Override
    public void doSomething() {
        ExInterface.super.doSomething();
    }

    @Override
    public void targetMethod() {

    }

    public static void main(String[] args) {
        new Koo().doSomething();
        ExInterface.doStaticThings();

        new Koo().useTheInterface(() -> System.out.println("Yeah, defined in lambda!"));
    }

    private void useTheInterface(ExInterface exInterface) {
        exInterface.targetMethod();
    }
}

以及它的运行结果：

I did something :)
I did some static things :)
Yeah, defined in lambda!