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用 Java 的 API 和库实现函数式编程

WBOY

发布： 2024-08-26 21:06:03

原创

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java 通过函数接口、流、lambda 表达式和方法引用实现函数式编程：函数接口定义具有单个抽象方法的接口，可以作为参数传递行为。流允许以函数式方式对数据进行转换、过滤和聚合。lambda 表达式创建匿名函数，可以像变量一样传递和赋值。方法引用提供简洁的方法来引用现有方法。通过这些特性，函数式编程可以在 java 中实现，用于数据处理和计算，如文件中的单词计数和按频率排序。

用 Java 的 API 和库实现函数式编程

使用 Java 实现函数式编程

函数式编程范式强调使用不可变值、纯函数和高阶函数来操作数据。Java 虽然主要是一个面向对象的语言，但它提供了通过其 API 和库实现函数式编程的特性。

函数接口

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函数接口是一个具有单个抽象方法的接口。它们允许将行为作为参数传递给其他方法，以实现数据转换和计算。Java 中常用的函数接口包括：

java.util.function.Function：将类型 T 的输入转换为类型 R 输出的函数。
java.util.function.Consumer：不返回结果的类型 T 的消费者。
java.util.function.Predicate：根据布尔条件对类型 T 的输入进行求值的谓词。

流

流是数据元素的顺序序列，可通过一系列中间操作进行处理。Java 8 中的流 API 允许使用函数式编程风格对数据进行转换、过滤和聚合：

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);

// 过滤出偶数
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                  .filter(n -> n % 2 == 0)
                                  .toList();

// 聚合求和
int sum = numbers.stream()
                 .reduce(0, (a, b) -> a + b);

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Lambda 表达式和方法引用

Lambda 表达式允许创建匿名函数，可以像变量一样传递和赋值：

// 声明一个接收整数并返回其平方的 Lambda 表达式
Function<Integer, Integer> square = n -> n * n;

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方法引用提供了一种更简洁的方式来引用现有方法：

// 声明一个接收整数并返回其绝对值的 Lambda 表达式
Function<Integer, Integer> abs = Math::abs;

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实战案例

考虑一个需要将文件中的单词计数并按频率排序的程序。使用函数式编程，我们可以将此问题分解为一系列可重用的步骤：

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.*;

public class WordCounter {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 读取文件中的所有单词
        List<String> words = Files.readAllLines(Paths.get("file.txt"))
                                 .stream()
                                 .flatMap(line -> Arrays.stream(line.split(" ")))
                                 .toList();

        // 统计每个单词的出现次数
        Map<String, Integer> wordCounts = words.stream()
                                              .collect(Collectors.groupingBy(Function.identity(), Collectors.summingInt(i -> 1)));

        // 按出现次数降序排序
        List<Map.Entry<String, Integer>> sortedCounts = wordCounts.entrySet().stream()
                                                                    .sorted(Comparator.comparing(Map.Entry::getValue).reversed())
                                                                    .toList();

        // 打印结果
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : sortedCounts) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
        }
    }
}

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