11 Java 方法引用、异常处理、Java接口之函数式编程（接口知识补充Function＜T,R＞、BiFunction＜T, U, R＞和自定义泛型接口）

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前言

一、Java接口之函数式编程 — 接口知识补充

前面在学习接口的时候很多都不知道，其中接口的有一项功能就是提供函数式编程的功能。为此Java还内置了两个专门的接口Function<T,R>和BiFunction<T, U, R>泛型接口。本节复习接口的使用和介绍这两个接口，已经到最终的自定义函数式接口（理解了这个接口就真的没有问题了）。

在前面学习stream流里面的map中间方法，里面用到了Function这个泛型接口，后来在学习方法引用，我发现这个接口结合方法引用使用有点有趣。虽然目前我很少看到有人这么干，但是我感觉很有意思，这里就来学习一下这个接口。

1 Function<T,R>泛型接口

很显然，这个函数式接口支持：

• T 输入参数的类型。
• R 是输出结果的类型。
  
  源码里面这是一个函数式接口，在之前学习stream流里面的map中间方法也知道这个接口是用来定义映射关系的，简单来说就是函数关系。如果你用惯了python ，会发现java虽然说支持函数式编程，但也仅仅只是lambda表达式这种套着匿名对象类的假函数式编程。和python里面的def比较起来算个屁的函数式编程。

但是我发现Function这个接口有点 def 那个味道了，看下面例子。

/*
Function<Integer, Integer> square1 = new Function<Integer, Integer>() {@Overridepublic Integer apply(Integer x) {// 泛型中第一个参数：输入的 x 的 数据类型// 泛型中第二个参数：输出的 y 的 数据类型// x : 输入的数据// 返回值： 表示映射后的数据return x * x;}
};    // 实例化一个函数对象
int result1 = square1.apply(5);
System.out.println(result1);   // 25
*/// 使用lambda表达式的简洁定义函数对象方式
Function<Integer, Integer> square2 = x -> x * x;
int result = square2.apply(5);
System.out.println(result);   // 25

可以看到这样是不是十分接近python中的 def 了
这个接口只支持 单输入，下面的BiFunction<T, U, R>支持两个输入

2 BiFunction<T, U, R>泛型接口

很显然，这个函数式接口支持：

• T 和 U 是输入参数的类型。
• R 是输出结果的类型。

/*
BiFunction<Integer, Integer, Integer> add1 = new BiFunction<Integer, Integer, Integer>() {@Overridepublic Integer apply(Integer x, Integer y) {return x + y;}
};
int result1 = add1.apply(5, 3);
System.out.println(result1);  // 8
*/BiFunction<Integer, Integer, Integer> add2 = (x, y) -> x + y;
int result = add2.apply(5, 3);
System.out.println(result);  // 8

3 自定义泛型函数式编程接口

一般情况下，输入超过2个就要我们自己定义函数式接口了。

自定义接口

package cn.hjblogs.demo;@FunctionalInterface
interface TriFunction<T, U, V, R> {R apply(T t, U u, V v);
}

TriFunction<Integer,Integer,Integer,Integer> add = new TriFunction<Integer, Integer, Integer, Integer>() {@Overridepublic Integer apply(Integer x, Integer y, Integer z) {return x*y*z;}
};
int res = add.apply(2,3,5);
System.out.println(res);     // 30

4 使用lambda表达式、方法引用进行函数式编程

public class Main {public static void main(String[] args) {// 使用Lambda表达式Function<String, Integer> func1 = (String value) -> Integer.parseInt(value);// 使用方法引用Function<String, Integer> func2 = Integer::parseInt;// 两者效果相同，都是将字符串转换为整数int result1 = func1.apply("123");int result2 = func2.apply("123");System.out.println(result1); // 输出: 123System.out.println(result2); // 输出: 123}
}

这个示例充分说明了，lambda表达式、方法引用在Java中就是一个实例对象，创建了对于函数式接口的匿名内部类实例对象。

二、方法引用

• 方法：就是以前我们学习过的一些方法。
• 引用：就是把已经有的方法拿过来用
  怎么用？当做函数式接口中抽象方法的方法体

1 方法引用初体验（以Array.sort()方法为例）

（1）什么是方法引用？（怎么理解）

结合上面的图。我们来讲讲方法引用。
图中的Array.sort(数组，排序规则) 这个数组排序方法，关键在于排序规则这个参数是一个接口（准确的来说是一个函数式接口），意味着我们必须要传入这个接口的一个实现类。前面我们学过两种办法
（1）传入一个该接口的匿名内部类对象 （2）使用lambda表达式
本质上都是传进去一个该函数式接口的实现类对象。由于这是一个函数式接口，要我们重写的抽象方法只有一个，我们也可以理解为传入这个函数式接口的目的就是为了单单调用这个要求我们重写的抽象方法而已。
因此我们有了第三中传入方式
（3）方法引用：其实本质上就是lambda表达式的进一步简写形式
我们在上述的排序规则处，直接传入一个各种规则都和接口里面的要求重写的方法的形式一致的方法当做接口中抽象方法的方法体（理解成在接口的原抽象方法的方法体处调用引用的方法这样理解就可以了）

【特别注意】：引用的方法是充当接口里面方法的方法体，简单来说就在抽象方法里面调用这个方法，不是充当抽象方法，是充当抽象方法的方法体的作用

【注】这个方法可以是java或者第三方写好的，也可以是我们自己写的。必须注意，方法格式必须和函数式接口里面的方法输入参数个数、返回值、数据类型等等这些严格对应（只有这样底层才能自动推导出来）。也就是说下面三点必须满足才行：
（1）需要有函数式接口
（2）被引用的方法必须已经存在
（3）被引用方法的形参和返回值需要跟抽象方法保持一致（关于这一点，被引用方法的形参个数可以比抽象方法少甚至没有，反正只要能够在抽象方法中被调用并满足当前需求就可以引用）
（4）被引用方法的功能要满足当前需求

说白了，就是以前传匿名内部类、lambda表达式、现在方法引用就是传一个方法放进接口里面方法的方法体；其实底层还是在传接口的实现类。

为了方便演示方法引用，我们这里先给出引用静态方法的方法引用语法格式：

• 格式: 类名::静态方法
• 范例: Integer : :parseInt

下面演示一下就清楚了：

public class Test {public static void main(String[] args) {Integer[] arr = {3, 5, 4, 1, 6, 2};/*// 匿名内部类Arrays.sort(arr, new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return o1 - o2;}});*//*// lambda表达式Arrays.sort(arr, (o1, o2) -> o1 - o2);*/// 方法引用// 把这个方法当做函数式接口抽象方法的方法体Arrays.sort(arr, Test::my_compare);   // 方法引用   类名::方法名System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [1, 2, 3, 4, 5, 6]}// 自定义比较方法,要被方法引用的public static int my_compare(int num1, int num2){return num1 - num2;}}

• :: 符号是方法引用符

上面的方法引用其实可以等价成下面这样理解就好了（帮助理解）---- 我觉得这样理解是最好的

// ============= 下面是上面方法引用的等价
// 等价于下面 lambda表达式
// Arrays.sort(arr, (o1, o2) -> Test.my_compare(o1, o2));// 等价于下面 匿名内部类
Arrays.sort(arr, new Comparator<Integer>() {@Overridepublic int compare(Integer o1, Integer o2) {return Test.my_compare(o1, o2);  // 等价于 Test::my_compare，在方法体中调用引用方法}
});

关于为什么方法引用不许要像lambda表达式一样写出输入参数个数。

（2）为什么方法引用不用像lambda表达式一样传入参数个数？

当你使用方法引用时，虽然你没有显式地写出参数，但实际上参数是隐式传递的。Java 编译器会根据上下文自动推导出参数，并将它们传递给引用的方法。

具体说明：以下面的 Integer::parseInt 为例，它实际上等价于Lambda表达式 (String value) -> Integer.parseInt(value)，这里的 value 是Lambda表达式中的参数。在使用方法引用时，编译器会自动处理参数的传递。

public class Main {public static void main(String[] args) {// 使用Lambda表达式Function<String, Integer> func1 = (String value) -> Integer.parseInt(value);// 使用方法引用Function<String, Integer> func2 = Integer::parseInt;// 两者效果相同，都是将字符串转换为整数int result1 = func1.apply("123");int result2 = func2.apply("123");System.out.println(result1); // 输出: 123System.out.println(result2); // 输出: 123}
}

下面解释为什么上面代码为什么采用方法引用不用传入参数：

• 方法引用之所以不需要显式写出参数，是因为编译器可以推导出这些参数并将它们传递给引用的方法。在上面的例子中：
  （1）Function<String, Integer> 是一个函数式接口，定义了一个抽象方法 apply，这个方法接受一个 String 参数并返回一个 Integer。
  （2）当使用 Integer::parseInt 作为方法引用时，编译器会自动知道 apply 方法的参数是 String 类型，因此会将这个 String 参数传递给 Integer.parseInt 方法。
  （3）所以，在 func2.apply(“123”) 被调用时，实际执行的操作是将 “123” 传递给 Integer.parseInt，这就是为什么你没有显式地写出参数 (String value) 但仍然可以正常工作。

初步了解了方法引用，下面我们就开心学习不同情形下方法引用的格式是什么。

2 引用静态方法

• 格式: 类名::静态方法
• 范例: Integer : :parseInt

练习：集合中有以下数字，要求把他们都变成int类型
“1” “2” “3” “4” “5”

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list,"1","2","3","4","5","6","7","8","9","10");List<Integer> res = list.stream().map(Integer::parseInt).collect(Collectors.toList());
System.out.println(res);  // [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]/*
// 等价于
List<Integer> res2 = list.stream().map(new Function<String, Integer>() {@Overridepublic Integer apply(String s) {return Integer.parseInt(s);}
}).collect(Collectors.toList());System.out.println(res2);
*/

3 引用成员方法

引用成员方法包含三类：引用其他类成员方法、引用本类成员方法、引用父类成员方法

• 格式：对象::成员方法
  （1）其他类：其他类对象(实例对象)::方法名
  （2）本类：this::方法名
  （3）父类：super::方法名
  需要注意的是如果是引用静态方法和在其他方法中引用静态方法，静态方法是没有this和super关键字的，所以要采用类名或者类对象这样引用才行。

下面我们依次演示

（1）引用其他类成员方法：其他类对象(实例对象)::方法名

---- 示例1：方法引用结合类对象的使用

练习：
集合中有一些名字。按照要求过滤数据
数据:”张无忌"“,“周芷若”,赵敏”,”张强”,”“张三非”"要求:只要以张开头。而且名字是3个字的

我们先从lambda表达式和匿名内部类开始，直接上方法引用的确有点反人类啊！

lambda表达式和匿名内部类

// 集合中有一些名字。按照要求过滤数据
// 数据:”张无忌"","周芷若”,赵敏”,”张强",""张三非""要求:只要以张开头。而且名字是3个字的ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
Collections.addAll(list, "张无忌", "周芷若", "赵敏", "张强", "张三非");// lambda表达式
// list.stream().filter(s -> s.startsWith("张") && s.length() == 3 ).forEach(s -> System.out.println(s));// 匿名内部类
list.stream().filter(new Predicate<String>() {@Overridepublic boolean test(String s) {return s.startsWith("张") && s.length() == 3;}}).forEach(s -> System.out.println(s));        // 张无忌  张三非

方法引用（普通版本）：通过上面的匿名内部类我们找不到合适的方法引用，只能自己写一个，由于这里是演示引用其他类成员方法，那我们就创建一个其他类并写成其中的引用方法吧。

public class Test {public static void main(String[] args) {// 集合中有一些名字。按照要求过滤数据// 数据:”张无忌"","周芷若”,赵敏”,”张强",""张三非""要求:只要以张开头。而且名字是3个字的ArrayList<String> list = new ArrayList<>();Collections.addAll(list, "张无忌", "周芷若", "赵敏", "张强", "张三非");list.stream().filter(n