函数式编程

简介

函数式编程是一种编程思想，并且被很多当今主流的编程语言所纳入实现对应的 库和API 供开发者调用

大部分语言都支持的函数式编程三套件：Map、Reduce、Filter

同时在分布式系统课程的第一节 MapReduce 中也经由 Map 和 Reduce 函数的实现中提到了一些函数式编程的思想

核心思想

函数式编程的核心思想是描述 做什么 而不是 怎么做

在函数式编程中，函数被视为第一类对象，可以作为参数传递给其他函数，也可以从其他函数返回

例如下面这段 Java 代码

// Lambda 表达式作为参数传递给函数
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
numbers.forEach(number -> System.out.println(number));

// Lambda 表达式作为返回值
Function<Integer, Integer> square = x -> x * x;
System.out.println(square.apply(5)); // 输出 25

通过 Function 接口实例化了一个不同寻常意义的函数，这个函数接收输入并且输出输入的平方

JDK8 中引入了 Function 这个函数式接口，引入了函数对象，可以说是用面向对象的方式来处理函数式编程的核心

纯函数

函数式编程的其中一个核心概念是纯函数

纯函数的意思是：

• 输出的结果只和输入参数有关
• 函数没有任何副作用（这里的副作用是指不修改除了函数之外的任何变量）

纯函数举例

public class LambdaTest {
	int idx;
	public int pureFunctionAddOne(int num){
		return num+1;
	}
	public int notPureFunctionAddOne(int num){
		idx += num+1; //修改了其他变量，有副作用
		return idx; //输出不仅仅之和输入有关
	}
}

函数式接口

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
     
    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }

    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }

    static <T> Function<T, T> identity() {
        return t -> t;
    }
}

可以看到在 Function 接口中只有一个抽象方法，剩下的都是这种有且只有一个抽象方法的接口叫做函数式接口

这里的 @FunctionalInterface 起到了一个标注作用，针对这个注解修饰的接口，编译器会强制检查该接口是否满足函数式接口的要求：“确实有且仅有一个抽象方法”，否则将会报错。

即使不使用该注解，只要一个接口满足函数式接口的要求，那它仍然是一个函数式接口，使用起来都一样。该注解只起到标记接口，指示编译器对其进行检查的作用

其他的函数式接口

Function

最常见的以及最核心的函数式接口：java.util.function.Function，Function 接口表示一个接受单个参数并返回单个值的函数（方法）

在上面的例子中我们也提到过，这里再看一下：

// Lambda 表达式作为返回值
Function<Integer, Integer> square = x -> x * x; //接收单个参数 x 并返回单个值 x*x
System.out.println(square.apply(5)); // 输出 25

这里的 Lambda表达式就是相当于一个匿名实现类，相当于是

public class SquareFunction implements Function<Integer,Integer>{
   @Override
    public Integer apply(Integer x) {
        return x*x;
    }
     public static void main(String[] args){
          Function<Integer,Integer> square = new SquareFunction();
	    System.out.println(square.apply(5)); // 输出 25
     }
}

Map

有点类似 Map Reduce 中提到的 Map 和 Reduce 函数了

JDK8 Stream API 中的 map 方是接收一个参数，并返回一个值的函数

stream.map((value) -> value.toUpperCase())

实际应用

缓存查询

实现一个通用的缓存模板。查询一个值，先找缓存，找到则返回，没找到通过接口获取，结果保存到缓存后返回