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Java 函数式编程(一)初识篇

本文已授权"后端技术精选"独家发布。

开发者使用Java8编写复杂的集合处理算法,只需要简单的代码就能在多喝cpu上高效运行,这就是Lambda表达式的初衷。

提示:函数式编程和语言无关,它是一种思想,任何语言都可以实现函数式编程,区别只是实现的难易程度不同而已。

在java中,lambda本身就是函数式编程的运用,那什么是函数式编程呢?

1. 函数式编程是什么

靠术语解释是很难理解的,所以,可以通过它的一些特点和优点来感受什么是函数式编程。重点有做标记。

参考阮一峰文章:www.ruanyifeng.com/blog/2012/0…

1.1 特点

1. 函数是"第一等公民" 所谓"第一等公民"(first class),指的是函数与其他数据类型一样,处于平等地位,可以赋值给其他变量,也可以作为参数,传入另一个函数,或者作为别的函数的返回值。 举例来说,下面代码中的print变量就是一个函数,可以作为另一个函数的参数。

var print = function(i){ console.log(i);};

[1,2,3].forEach(print);
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2. 只用"表达式",不用"语句" "表达式"(expression)是一个单纯的运算过程,总是有返回值;"语句"(statement)是执行某种操作,没有返回值。函数式编程要求,只使用表达式,不使用语句。也就是说,每一步都是单纯的运算,而且都有返回值。

原因是函数式编程的开发动机,一开始就是为了处理运算(computation),不考虑系统的读写(I/O)。"语句"属于对系统的读写操作,所以就被排斥在外。

当然,实际应用中,不做I/O是不可能的。因此,编程过程中,函数式编程只要求把I/O限制到最小,不要有不必要的读写行为,保持计算过程的单纯性。

3. 没有"副作用"

所谓"副作用"(side effect),指的是函数内部与外部互动(最典型的情况,就是修改全局变量的值),产生运算以外的其他结果。

函数式编程强调没有"副作用",意味着函数要保持独立,所有功能就是返回一个新的值,没有其他行为,尤其是不得修改外部变量的值.

4 . 不修改状态

上一点已经提到,函数式编程只是返回新的值,不修改系统变量。因此,不修改变量,也是它的一个重要特点。

在其他类型的语言中,变量往往用来保存"状态"(state)。不修改变量,意味着状态不能保存在变量中。函数式编程使用参数保存状态,最好的例子就是递归。

5. 引用透明

引用透明(Referential transparency),指的是函数的运行不依赖于外部变量或"状态",只依赖于输入的参数,任何时候只要参数相同,引用函数所得到的返回值总是相同的。

有了前面的第三点和第四点,这点是很显然的。其他类型的语言,函数的返回值往往与系统状态有关,不同的状态之下,返回值是不一样的。这就叫"引用不透明",很不利于观察和理解程序的行为。

1.2 优点

1. 代码简洁,开发快速 2. 接近自然语言,易于理解

(1+2)*3-4用函数式语言表达

add(1,2).multiply(3).subtract(4)
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3. 更方便的代码管理

不依赖、也不会改变外界的状态,只要给定输入参数,返回的结果必定相同。因此,每一个函数都可以被看做独立单元,很有利于进行单元测试(unit testing)和除错(debugging),以及模块化组合。

4. 易于"并发编程"

函数式编程不需要考虑"死锁"(deadlock),因为它不修改变量,所以根本不存在"锁"线程的问题。不必担心一个线程的数据,被另一个线程修改,所以可以很放心地把工作分摊到多个线程,部署"并发编程"(concurrency)。

2. 函数式编程实例

函数式编程关心数据的映射,命令式编程关心解决问题的步骤。

函数式风格没有赋值,也就没有for循环, 要实现循环操作 只能通过递归调用。

public class First {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10,b = 20;
        int c = a+b;
        System.out.println(c);
    }
}
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这段代码是用命令来表示程序,用命令的执行顺序来表示程序的组合,所以不是函数式编程。差不多是面向过程的思想。

public class First {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10,b = 20;
        add(a,b);
    }
    static int add(int a,int b){
        int c = a+b;
        return c;
    }
}
复制代码

这段代码用函数来表示程序,但是内部是用命令的组合来实现,不算真正意义上的函数式编程。面向对象的思想。

public class First {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10,b = 20;
        add(a,b);
    }
    static int add(int a,int b){
        return a+b;
    }
}
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这段代码用函数来表示程序,用函数的组合来表达程序的组合,是完全的函数式编程。

面向对象、面向过程和函数式编程区别

“面向过程”和“面向对象”的区别是“封装”。“函数式”和“面向对象”的区别是“不使用外部状态”。上面的三段代码中也有体现。

如有异议,请在下方评论,谢谢。

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