論函數式編程在JAVA 程序中的應用

連潔

摘要：函數式編程已經成為當前最流行的編程模式之一，根據JAVA8最新標準，介紹了lambda表達式對函數式編程的支持，并探討了Stream類在應用開發(fā)中的使用方式，對lambda表達式的應用模式進行了探討。

關鍵詞：函數式；Java程序；應用

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）06-0099-02

函數式編程（functional programming）作為當前最流行的編程規(guī)范之一，主流語言都對其進行了支持，作為編程領域最重要的JAVA語言，也在最新的JDK8中新增了相關特性，這就是lambda（λ）表達式及Stream類。它使得JAVA語言進一步與當今流行趨勢結合，增強了JAVA語言的表現力，拓展了它的應用范圍，優(yōu)化了程序的結構與可讀性

1 函數式編程簡介

函數式編程（functional programming）是一種編程模式，旨在將運算過程盡量寫成一系列嵌套的函數調用。在形式上，函數式編程允許將函數作為參數和返回值；在機制上，函數式編程在執(zhí)行時進行惰性計算（lazy evaluation）和閉包等技術。最主要的優(yōu)點是不修改狀態(tài)，可以將任務隨意分解，很好的符合了當前多線程、多處理器編程的趨勢。

2 JAVA中的lambda表達式

lambda（λ）表達式是JDK8最大的更新之一，旨在引入函數式編程思想優(yōu)化JAVA程序。其表達形式如下：

（int even， int odd） -> even + odd

在JDK8 中，使用->符號引起表達式，該符號左邊為表達式的參數，右邊為表達式的行為。Lambda表達式可使用在多種場合，例如作為參數直接傳入某個函數：

button.addActionListemer（event->System.out.println（“button clicked??！”））；

其中button是一個AWT Button 對象，由此我們可以看出，在傳統(tǒng)的需要匿名內部類的地方可由lambda表達式代替，另外，傳統(tǒng)的函數參數需要一個對象，而引入了lambda表達式之后，則可以將函數作為參數傳入，從而在代碼上更加簡潔。

引入lambda表達式的優(yōu)點首先體現著對代碼的重構上，傳統(tǒng)的JAVA程序有一個重要的概念即匿名內部類，這個類在某些只使用一次即銷毀的情況下創(chuàng)建，例如常見的為按鈕添加事件

button.addActionListener（new ActionListener（） {

public void actionPerformed（ActionEvent event） {

System.out.println（"button clicked"）；}

}）；

但是該代碼當中有若干行是純粹的樣板代碼，沒有任何實際意義，不僅語法冗長，而且破壞了代碼的真實意圖，而采用lambda表達式改寫后，該段代碼的目的一目了然，如下所示

button.addActionListener（event->System.out.println（"buttonclicked"）；

其次，lambda表達式配合jdk8新增的的Stream類可以提高程序——特別是循環(huán)結構——的執(zhí)行效率，在JDK8之前，傳統(tǒng)的循環(huán)結構采用的都是外循環(huán)結構，例如試圖取得所有來自北京的教師

int count = 0；

for （Teacher teacher ： allTeachers） {

if （teacher.isFrom（"London"）） {

count++；}

}

可以看到，傳統(tǒng)方式中，集合內部的數據與外部的循環(huán)語句不停的進行交換，外部程序不得不占用一部分空間為結果集做準備，從時間上到空間上都造成了浪費。而經過lambda表達式和Stream改造，原有的外部循環(huán)成為內部循環(huán)，如下例所示：

long count = allArtists.stream（）.filter（artist -> artist.isFrom（"London"））.count（）；

可以看出，使用lambda表達式后，內部循環(huán)只是在符合條件的集合個體中做出標識，不占用額外內存，當程序不發(fā)出最后的指令（如要求立即返回結果）時，內部循環(huán)不作出任何操作，稱為lazy模式，這樣就節(jié)省了時間。

3 用lambda表達式優(yōu)化程序

初學者在使用lambda表達式時，可將其應用在集合操作中，優(yōu)化其操作方式，lambda表達式與Stream類所支持的集合優(yōu)化有map、filter、flatmap以及reduce等，下面將詳細介紹這幾種方式。

在這之前，首先定義一個領域模型，模仿現實世界中的某些業(yè)務需求，這個領域模型的結構如下

作者Author，包含名稱（String name）、所屬機構（String origine）和若干成員（String [] members ）

著作 Book，包含名稱（String name），若干章節(jié)（List chapters）和若干作者（List authors）

章節(jié)Chapter，包含章節(jié)名稱（String name）和字數（int chars）

作者集合authors，著作集合books和章節(jié)集合chapters。

首先來介紹Stream類中的第一種操作，即map操作，該操作負責將集合當中的元素進行符合條件的轉換。例如，需要所有作者的所屬機構列表，則使用lambda表達式和Stream代碼如下：

List origines=authors.Stream（）.map（author->author. getOrigine（））.collect（toList（））；

第二種常用操作是filter操作，旨在篩選出集合當中符合條件的元素，例如，需要找到所有成員數為1的作者（即該作者不是團隊而是個人），代碼如下

authors.Stream（）.filter（author->author.getMembers（）.length<2）；

最后一種常用操作為reduce，該操作類似于數據庫中的聚合函數，可對結果進行各種統(tǒng)計，如匯總、小計、總計等，例如要求計算所有所有作者全部著作的總字數，則代碼可以如下：

chapters.Stream（）.map（chapter->chapter.getChars（））.reduce（0，（base，acc）->base+acc）；

以上介紹了函數式編程在java中的簡單應用，作為java8中最重要的新特性，函數式編程極大的簡化了代碼的編寫，使得java這一語言煥發(fā)了新的生命力，在未來的開發(fā)中，擁有面向對象及面向函數雙重特征的java語言必定會發(fā)揮更大的作用。

參考文獻：

[1] 張迎周， 張衛(wèi)豐. Haskell：一種現代純函數式語言[J].南京郵電大學學報：自然科學版，2007（4）.

[2] 龐建民， 趙榮彩， 王倩. Haskell語言的惰性計算特性及其應用[J].計算機工程與應用，2006（10）.

[3] Richard Warburton. Java 8 Lambdas： Functional Programming For The Masses[M].ORelly， 2014.