Question

前言：最近看了点 Java 函数式编程， 写了个小故事和大家分享下心得，不妥之处，欢迎拍砖 1. 游行示威 Java 帝国成立 20 多年了， 20 多年来帝国给每个程序员都提供了趁手的工具箱， 里边装着面向对象， 自动内存管理，泛型 ， 类型安全等强大的工具， 大家用这些工具开发了无数的框架和系统，都夸 Java 大法好。

可以最近出现了一点新情况， 一群函数式编程的狂热份子不停的到总部来游行， 要求帝国向 LISP 学习， 支持函数式编程， 他们的理由也很充分：

“很多语言都支持函数式编程了，比如 Ruby , Python...

“人家微软的 C#很早就支持了...”

“同样是运行在 Java 虚拟机上的语言，那些杂牌军 Scala , Clojure 都有函数式编程 , 我们的精锐，中央军 Java 怎么就不支持呢？”

这样的声音虽然不是主流，但越来越多也让我不胜其烦， 我把我最得力的助手小码哥叫来商量对策：

“小码， 外边那一群狂热分子叫嚣的函数式编程到底是什么东西？”

“唉， 老大， 其实我也不知道函数式编程的确切定义， 我只知道 LISP 是函数式编程的鼻祖，并且像 LISP 这样的语言学习起来很难，和我们的面向对象完全是两个世界， 但奇怪的是很多掌握了 LISP 的人都无可救药的爱上了她。”

“那它肯定有什么过人之处 ！” 我说

“像 C,C++，Java， 用他们编程是一种命令式的风格， 告诉计算机如何如何做， 而用 LISP 编程是一种声明式的风格，就像 SQL 一样， 只是描述我要什么， 不去具体的描述怎么去做”

“听起来很不错啊 ” 我觉得一门语言能用声明式的方式来编程， 对程序员绝对是福音啊。

“此外， 面向对象编程更多的是对数据进行抽象， 而函数式编程是对行为进行抽象， 在 LISP 世界里，函数是一等公民， 函数可以当做参数传递给另外一个函数， 函数也可以作为另外一个函数的返回值。” “只用函数进行编程， 听起来不可思议啊！”

“是啊， 所以如果你学过面向对象的语言，像咱们 Java, 再去学 LISP, 会感到一片迷茫， 无所适从， 真气浑身乱窜， 好久才能平息下来。 ”

2. 强类型 “那我们能不能学一下 Ruby , Python 在咱们 Java 中添加一点函数式编程的特性， 至少让这些刁民， 奥不， 狂热分子安静下来？ ”

小码想了一会说： “有点难度， 因为 Java 有一个特点，就是强类型的。”

“强类型？ ，这是什么意思？ “我问他

“是啊， 强类型， 简单的说无论任何变量都得有个类型， 并且不能变。” 小码哥没料到我还不知道这个概念， 开始兴致勃勃的给我普及。

”比如你可以声明一个变量 Person p = new Person(); 可是如果你想让 p 指向另外一个对象 ： p = new House();

我们伟大的 java 编译器立刻就能告诉你错误： ‘类型不匹配， 不能把 House 转化成 Person'

强类型的好处是显而易见的， 我们在编译期间就可以消灭大部分的错误，并且还可以在你用 IDE 编程的时候做出很‘智能’的提示， 帮你自动补全代码。"

“与之相对的就是弱类型，例如在 Ruby 中一个变量根本不需要声明类型：

p = Person.new p = House.new

这是没有任何问题的， 变量 p 可以指向任何对象， 但是也丧失了提前发现错误的可能性， 很多错误只能在运行时暴露出来。

def do_something(p) p.walk(); // 假设 walk 只是 Person 独有的方法。 end

系统检查不出来你到底是传递进去一个什么类型的对象， 如果 p 指向一个 House, House 是不能 walk 的， 那在运行时就会报错： undefined method `walk' for #<House:0x00000002f40590>”

“但是弱类型也有好处， 例如 p = Animal.new 这个 Animal 也有一个 walk() 方法。 那在调用 do-something 方法的时候完全没有问题！ ”

我有点懂了： “是不是说由于 Java 是强类型的， 如果想支持函数式编程， 我们也得给这些函数找个类型 ？”

小码哥说：　“是啊，不过这有点难度”

”咱们能不能重新的设计下 Java 的类型系统 ？“ 我有点不甘心

“肯定不行， 我们 Java 帝国为了吸引程序员，并且为了维稳， 曾经对外郑重的承诺过： 帝国要保持向后兼容性，你就是用 Jdk 1.1 编译的代码， 在我们 jdk 8 中也能运行， 要是为了函数式编程，改动太大，估计很多程序员就要抛弃我们了。”

“不管如何， 你得想想办法，在 Java 中加上函数式编程， 帝国已经这么大了， 再加一点东西也没什么大不了的。”

我给了小码哥三天时间。

3. Lambda 表达式 和 类型推断 过了两天，小码哥就兴冲冲的来找我了： “老大，你看看，我设计出了 java 中的 Lambda 表达式”

我接过纸一看， 上面写着：

() -> System.out.println("Hello Lambda"); s-> s.toUpperCase(); (x,y) -> x +y ;

“这看起来像是个函数啊？ 还起个这么时髦的名字 Lambda !”

“对，Lambda 可以说就是 匿名函数 ， 我定义的语法是这样的， 箭头(->) 左边是 函数的参数列表 ， 右边是 方法体 ”

我看了看， 确实是， 第一个表达式 没有参数， 函数体是打印"Hello Lambda"

第二个函数有一个参数 , 函数体似乎是把这个参数变成大写字符。

第三个函数有两个参数， 函数体是把两个参数相加

“小码，既然它们是函数， 按照函数式编程风格， 就能把这些函数当做参数传递给另外一些函数了？ ”

“那是自然， 我给你举个例子“ 小码哥说

例如我们有这么个接口： public interface StringFuction { public String apply(String s) ; } 还有这么个函数： public String run ( StringFuction f ){ return f.apply ("Ｈello Ｗorld"); }

现在就可以把“ 匿名函数 ”当做参数传递给另外一个函数了

run (s -> s.toUpperCase()) ;

返回值就是大写字符串： HELLO WORLD

如果我们传递进去一个别的 Lambda 表达式： run (s -> s.toLowerCase()) ;

返回值就是小写字符串：　hello world

”我有个问题， 上次你说过咱们 Java 都是强类型的， 所有的东西都得有类型， 那这个 Lambda 表达式 s -> s.toUpperCase() 的类型是什么？ ”

小码哥说： “唉， 为了这个问题， 我可是费劲了， 我搞了个‘ 类型推断 ’， 由编译器智能的推断出 s -> s.toUpperCase() 的类型， 其实在上面的例子中， 这个 Lambda 表达式的类型就是 StringFunction!"

“注意”小码哥接着说， “这个 StringFunction 的 apply 方法接收一个字符串参数， 然后返回另外一个字符串的值。

所以当我们用 s -> s.toUpperCase() 去调用的时候， 就会知道 s 就是 apply 的参数， s.toUpperCase() 其实就是这个方法的实现了， 这个方法的返回值也是 String ”

“奥，我明白了， 其实就是我们之前的匿名类嘛，我们完全可以这么写“ run(new StringFuction(){ public String apply(String s) { return s.toUpperCase(); } });

"对的，本质就是这样， 对于 Lambda 表达式，我们只是会做更多的类型推断，如果你这么调用 : " run(s -> s.length())；

“那编译就不通过了， 因为这个匿名函数的返回值是 int , 它不符合接口(StringFunction）的方法(apply) 的语义， 接受一个字符串，然后返回一个字符串。 ”

“那个函数接口的方法名称（apply）重要吗？” 我接着问

“不重要， 关键是它的输入类型和返回值 ， 至于名称，尽可能的好一点吧”

“唉，小码，我有点懂了， 为了维护 Java 的强类型， 还得定义一个函数接口， 然后编译器会把这些匿名函数（Lambda 表达式） 和这个接口做匹配， 但是你让程序员们定义函数接口， 太麻烦了吧？ ”

小码哥不慌不忙 ： “这个问题我考虑过了，我已经对咱的 JDK 做了增强， 特别引入了一个叫 java.util.function 的包， 里边现成的函数接口足够大部分人用了”

说着， 小码哥给我展示了一个文档：

(1) Function 函数接口： 传入一个类型为 T 的参数， 返回一个类型为 R 的参数

public interface Function<T,R>{ R apply(T t); ...... }

(2) Predicate<T> 函数接口 ：传入一个类型为Ｔ　的参数，　返回 boolean

public interface Predicate<T> { boolean test(T t); ...... }

(3) Consumer<T>函数接口 ： 传入一个类型为 T 的参数，没有返回值， 执行你自定义的操作 public interface Consumer<T> { void accept(T t); ...... }

例如 s -> s.length() 就可以匹配 (1) x -> x>5 就可以匹配 (2) s -> System.out.println(s) 就可以匹配 (3)

我不仅暗暗赞叹：还是抽象大法好。

"小码，我明白你的苦心， 这些确实都是高度的抽象啊"

“老大， 这是没办法的事啊， 想想我们 java 帝国那么多工具，框架， 咱必须得保持向后兼容性啊。 所以一定得坚持强类型， 即使是匿名函数， 也得给它找个类型，即函数接口 ！“

“但是有了这么东西还是不够， 似乎没有体现出像 SQL 那样‘声明式’编程的好处啊？ ”

“确实不够， 我们得把类库好好改改， 真正体现函数式编程的特性， 我打算引入一个叫做 Stream 的概念。”

(未完待续)