JAVA函数式编程
函数式编程的背景和概念
维基百科:函数式编程,或称函数程序设计、泛函编程(英语:Functional programming),是一种编程范型,它将电脑运算视为函数运算,并且避免使用程序状态以及可变物件。
背景
函数式编程的发展可以追溯到数学家阿隆佐·邱奇(Alonzo Church)在1930年代提出的λ演算。λ演算是一种形式化的计算模型,用于研究计算过程和可计算性。在20世纪后期,函数式编程开始在计算机科学领域崭露头角,成为一种重要的编程范式。
在传统的命令式编程中,程序被视为一系列命令和状态的改变。这种编程范式易于理解和实现,但随着程序规模的增加,代码的复杂性和维护成本也会增加。函数式编程通过使用纯函数和不可变数据来避免副作用,使得代码更容易理解、测试和并行化,进而提高了代码质量和开发效率。
概念
函数式编程有以下主要概念:
- 纯函数(Pure Function):纯函数是指具有相同输入始终产生相同输出的函数,且没有副作用。副作用是指函数对除了返回值之外的其他数据进行了修改,例如修改全局变量、写入文件等。纯函数不依赖于外部状态,且对相同输入总是产生相同输出,这使得纯函数易于测试和理解。
- 不可变性(Immutability):在函数式编程中,数据是不可变的,一旦创建就不能被修改。这意味着每次对数据的操作都会返回一个新的数据,而不是直接修改原有的数据。不可变性有助于减少竞态条件和并发问题,提高代码的稳定性和并行性。
- 高阶函数(Higher-order Function):函数式编程语言允许将函数作为参数传递给其他函数,或者返回一个函数作为结果。这种能力被称为高阶函数。高阶函数是函数式编程的重要特性,它可以使代码更具灵活性和抽象性。
- 递归(Recursion):函数式编程中常常使用递归来解决问题。递归是一种通过自身调用来解决问题的方法,它在函数式编程中可以替代循环,并且可以非常优雅地解决一些复杂问题。
- Lambda 表达式:Lambda 表达式是函数式编程语言中的一种匿名函数。它可以用于定义简短的函数体,方便地将函数作为参数传递给其他函数或者直接返回一个函数。
函数式编程语言(例如 Haskell、Clojure、Scala)以及支持函数式编程特性的现代编程语言(例如 Java、Python、java script)都受益于这些概念,通过引入函数式编程范式,开发者可以编写更加简洁、清晰和可维护的代码。
函数式编程在不同编程语言中的应用有一些相似之处,但也存在一些细微的差异。以下是对比JAVA、Python、java script和Scala中函数式编程的应用以及函数式编程和传统命令式编程的不同之处:
函数式编程在不同语言中的应用
- JAVA:
- JAVA 8 引入了函数式编程特性,包括 Lambda 表达式和 Stream API。
- Lambda 表达式可以用于传递匿名函数,使代码更加简洁和灵活。
- Stream API 提供了一套丰富的函数式操作,用于对集合进行过滤、映射、排序、归约等处理。
- Python:
- Python 本身就支持函数式编程,函数是一等公民,可以作为参数传递和返回。
- Python 提供了 map、filter、reduce 等函数式编程工具,用于对集合进行处理。
- Python 支持匿名函数(使用 lambda 表达式)和列表推导式,进一步提高了函数式编程的便利性。
- java script:
- java script 是一门多范式语言,支持函数式编程。
- java script 提供了高阶函数、闭包、箭头函数等特性,使函数式编程更加便捷。
- 在现代 java script 中,特别是使用 ES6/ES7 特性,函数式编程在前端开发中得到广泛应用。
- Scala:
- Scala 是一门结合了面向对象编程和函数式编程的多范式语言。
- Scala 提供了强大的函数式编程特性,包括高阶函数、闭包、模式匹配等。
- 在 Scala 中,函数式编程和面向对象编程可以自由地混用,使得代码更加灵活和简洁。
与传统命令式编程的不同
- 副作用:
- 函数式编程强调使用纯函数,避免副作用。副作用指的是函数对除了返回值之外的其他数据进行了修改,如修改全局变量或修改传入的参数。
- 传统命令式编程往往会使用副作用,例如修改全局状态、执行 I/O 操作等。
- 可变性:
- 函数式编程鼓励使用不可变数据结构,即一旦创建数据就不能修改。这有助于避免竞态条件和并发问题。
- 传统命令式编程通常使用可变数据结构,允许对数据进行直接修改。
- 控制流:
- 函数式编程常常使用递归和高阶函数来实现控制流,避免了显式的循环结构。
- 传统命令式编程则使用显式的循环结构(例如 for、while 循环)来控制流程。
- 编程风格:
- 函数式编程更加倾向于使用表达式式的编程风格,强调将问题拆分成更小的函数,减少副作用,使代码更具可读性和可维护性。
- 传统命令式编程则更加强调使用语句式的编程风格,强调计算的过程和状态的改变。
JAVA函数式编程特性
AVA 函数式编程的特性主要是在 Java 8 引入的新特性,主要包括Lambda 表达式、函数式接口以及Stream API。
Lambda 表达式是函数式编程的核心特性之一。它是一种匿名函数,允许将函数作为参数传递给其他函数或直接返回一个函数。Lambda 表达式可以使代码更加简洁、灵活,减少冗余代码,并且在集合操作中有着广泛的应用。
// 传统的匿名内部类写法
Runnable runnable1 = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("Hello, World!");
}
};
// 使用 Lambda 表达式
Runnable runnable2 = () -> System.out.println("Hello, World!");
函数式接口: 函数式接口是只包含一个抽象方法的接口,通过 @FunctionalInterface 注解标识。函数式接口用于支持 Lambda 表达式,让开发者可以在不声明新接口的情况下,直接使用已有的接口。
@FunctionalInterface
public interface C300_Function {
int apply(int x, int y);
}
Stream API 提供了一套丰富的函数式操作,用于对集合数据进行过滤、映射、排序、归约等处理。Stream API 避免了显式使用迭代器或循环,使得代码更加简洁和易读。
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0).mapToInt(Integer::intValue).sum();
这儿主要先研究下@FunctionallInterface注解
在Spring中很多注解(特别是)是通过代理实现的,特别是与 AOP(Aspect-Oriented Programming,面向切面编程)相关的注解。 Spring 使用代理来实现 AOP 的横切关注点,比如事务管理、日志记录等。,但上述这个接口只是用来起标识作用,当接口被这个注解标识的