Функциональное программирование на Java

Эта статья выведет вас на следующий уровень в java. Вы готовы?

Вступление

Эта статья в основном представляет собой набор примеров нескольких инструментов, предоставляемых Java 8. Эти инструменты помогли сделать программирование более простым и оптимальным (даже с точки зрения аппаратных ресурсов), используя декларативный подход. Следовательно, нам не нужно рассказывать много деталей, а только то, чего мы хотим достичь с помощью нашего кода. Я должен также подчеркнуть тот факт, что этот пакет инструментов – это то, что разработчик java “должен” знать.

Карта

1) Поток:

В этом разделе мы погрузимся в мир потоков. Мы поймем их, как они работают и зачем они нам нужны в первую очередь. 2) Ленивые выражения:

Узнав больше о ленивых выражениях, а именно о лямбдах и ссылках в этом разделе, вы сможете сделать свой код таким ленивым. Также сделает использование вашего оборудования оптимальным. 3) Функциональные интерфейсы:

На самом деле это основной раздел, в котором вы сможете увидеть реальный пример реализации кода и поймете, как использовать все, чему вы научились. Еще более конкретные примеры будут приведены в последнем разделе. 4) Необязательный:

Этот краткий раздел вернет вас к плохим воспоминаниям о ваших первых шагах по изучению java и точно к страшному NullPointerException . Но на этот раз вы сможете взять под контроль все, не беспокоясь о каких-либо непредсказуемых проблемах с нулевым значением.

Наконец, вы поработаете над реальными примерами и научитесь некоторым специфическим трюкам, которые изменят ваш стиль программирования к лучшему!

Чтобы точно понять, почему я решил следовать этому планированию, вам нужно понять взаимосвязь между этими частями. Потому что этот выбор тем не восстанавливает все, что касается java и функционального программирования. Тем не менее, это будет вашей главной поддержкой, чтобы узнать больше.

1) Java 8 Потоковый API

Поток Java 8 – это последовательность элементов из определенного источника, с которыми мы можем выполнять основные агрегатные операции. Этот источник может быть коллекцией, массивом или потоком – это называется конвейеризация . В отличие от коллекций, потоки не являются структурой данных. Они позволяют извлекать требуемое значение только тогда, когда оно нам нужно. Кроме того, они поддерживают отложенную оценку и изначально были созданы для использования с лямбдами (см. Вторую часть). Они содержатся в пакете java.util.stream. Существует очень большой набор операций для выполнения в потоке. Большинство из них возвращают поток, чтобы мы могли выполнять больше операций. Более того, потоки не хранят ни данные, ни изменения. Они просто выполняют внутреннюю итерацию один раз, а затем возвращают результат. Поэтому мы говорим, что они расходуемые и функциональные по своей природе . Еще одним важным моментом для потока является то, что они, возможно, неограниченны (неограниченны, поэтому нам не нужно указывать определенный размер потока). Таким образом, вы можете выполнять операции с первым и последним элементами потока, не беспокоясь о его размере или порядке элементов, поскольку они также сохраняют тот же порядок элементов, что и источник.

В этой статье мы просто приведем несколько важных и часто используемых примеров функций и операций. Если вы искали дополнительные операции, которые предлагает java, вы можете их найти здесь .

В двух словах:

В следующем примере мы будем использовать следующий импорт:

импортируйте java.util. Список;

Если вы возьмете этот список друзей:

List friends = List.of("Mohamed","Abderrahmane","Ajar","Omar","Youssef");

Представьте, что мы хотим напечатать длину каждого имени. Обычно ваш код был бы примерно таким:

int[] r = new int[5];
for (int i = 0;i<5;i++) {
r[i] = friends.get(i).length();
System.out.println(r[i]);
}

Я думаю, что этот код вам понятен. Но другой способ сделать то же самое без необходимости объявлять какую-либо переменную заключается в следующем:

friends
   .stream()//create stream of friends
   .forEach(n->System.out.println( n.length()));//Then print successively each one of them

Пожалуйста, обратитесь к следующему разделу, чтобы понять, что это за выражения: t -> выражение .

2) Ленивые выражения

Ленивые выражения или ленивая оценка – это стратегия кодирования, а также образ мышления. Вы найдете множество сложных объяснений того, что такое ленивая оценка. Тем не менее, все дело в том, как сделать ваш код более ленивым , и под этим я подразумеваю оптимальный . Это можно сделать, отложив выполнение функции до тех пор, пока нам действительно не понадобится ее выполнение. Java ленив, когда дело доходит до оценки логических аргументов, например, в f1() f2() вызов f2() никогда не выполняется, если f1()

• Ссылка на метод

Ссылка на метод относится к методу из класса или объекта, использующему класс::Имя метода синтаксис типа. В java 8 существуют различные типы доступных ссылок на методы. Например:

• Лямбда-выражение

Лямбда-выражение также называют анонимной функцией, т. е. функцией без имени и какого-либо идентификатора. Это безымянные функции, заданные как постоянные значения и записанные точно в том месте, где это необходимо, обычно в качестве параметра какой-либо другой функции. Они пишут в такой форме: (параметры) -> выражение ; что означает, что выражение выполняется, когда оно вызывается, по значению, которое принимает переменные параметры . (Например, это выражение (x, y) -> x + y возвращает результат сложения x и y , также это выражение (x) ->System.out.println(x) выводит значение, присвоенное аргументу x ;

В приведенном выше примере .Для каждого(n->System.out.println (n.длина())); означает, что мы будем выполнять действие между скобками для каждого элемента нашего потока, а именно выводить их по одному.

Более того, приведенный выше код также может быть написан следующим образом с некоторыми небольшими изменениями:

friends
   .stream()
   .map(String::length)//Map each name to its length. As result we get a stream of lengths.
   .forEach(System.out::println);//Print each element of the stream.

3) Функциональные интерфейсы

Пришло время глубже погрузиться в одно из главных нововведений, с которым появилась java 8.

• В целом, функциональные интерфейсы – это интерфейсы, которые допускают внутри себя ровно один абстрактный метод в дополнение к любому количеству методов по умолчанию. Поскольку они не являются абстрактными, потому что у них есть реализация (я должен также подчеркнуть тот факт, что функции по умолчанию являются революционным дополнением в java 8). Функциональные интерфейсы также называются Интерфейсами единого абстрактного метода *(Интерфейсы SAM) *. В Java 8 функциональные интерфейсы также могут быть представлены с помощью лямбда-выражений, ссылок на методы и ссылок на конструкторы. Необязательно добавлять @FUNCTIONAL Interface аннотацию к функциональному интерфейсу, чтобы определить его. Например, у нас может быть что-то вроде этого:

@FunctionalInterface
public interface MyInterface 
{
public void job();//one abstract method
default void fct1(){//default method
//Method body
}
default void fct2(){//default method
//Method body
}

static void fct(){//default static method
//Method body
}
}

• Методы по умолчанию являются смежной темой. Поскольку это методы, которые могут иметь реализацию в интерфейсе! Эта реализация по умолчанию может быть либо сохранена как есть, либо переопределена. Мы можем создать метод по умолчанию, добавив ключевое слово по умолчанию или, и это так здорово, сделав его статичным без необходимости добавлять значение по умолчанию ключевое слово. Я не буду вдаваться в подробности, которые вы можете найти позже (поверьте мне, эта новая функция потрясающая поэтому, пожалуйста, проверьте ссылки ), но хороший вопрос – что они также предоставляют, чтобы я поместил их в этот раздел? Ну, потому что методы по умолчанию включают функциональность lambdas в java. Взгляните на этот пример из java.lang. Повторяемый :

//This method allow you to perform action on collection
default void forEach(Consumer action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}
/*
Before java 8 you have to iterate on your collection using the loop for. But now you can do something like this (I reused the first example here):
*/
friends
   .stream()
   .forEach(System.out::println);//to print all the friends names.
//Or;
friends
   .stream()
   .forEach(f -> System.out.println(f));

• Кроме того, java.util имеет набор предварительно реализованных функциональных интерфейсов, таких как следующие примеры:

Я просто приведу исчерпывающий пример реализации функции . Все остальное идет тем же путем. Тем не менее, если вам нужен полный список, вы можете проверить предоставленную документацию Oracle .

/*
This example represente a method that increment its int argument by one.
*/

//It would be something like this:
int increment(int i){
return i+1;
}

/*
With functional interface "Function" it becomes:
Don't forget to import:
import java.util.function.Function;
*/
Function increment = i -> ++i;

Если вам нужны более простые примеры для этой темы, вы можете проверить мой github репозиторий .

4) Необязательный

Когда я был “новичком” в java, я ненавидел это из-за одного страшного исключения, которое постоянно появляется на моем экране: Знаменитое java Исключение NullPointerException . Честно говоря, это было потому, что некоторые глупые, пропущенные, но необходимые начальные значения, так что java здесь не виновата. Позже я узнал об этом классе Необязательно пакета java.util . Необязательно, на самом деле это значение, которое может быть нулевым или не нулевым. У вас есть огромный набор инструментов и методов для манипулирования им. Если бы это было настоящее , если вы хотите выбросить конкретное исключение, если вы хотите получить значение, или еще у вас есть методы для этого в этом классе.

Итак, давайте сразу перейдем к некоторым примерам:

/*In all the example you can change the value 'null' and the SomeUserCostumizedOrAnyException by something else.
*/

/*
If you want to print a value when only it is present.
*/
System.out.println(Optional
   .ofNullable(null)
   .orElseGet(() -> "value to show by default"));
/*
If you want to print a value when only it is present, or just throw an exception.
*/

// method reference
System.out.println(Optional.ofNullable(null).orElseThrow(SomeUserCostumizedOrAnyException::new));

//Lambda
System.out.println(Optional.ofNullable(null)
   .orElseThrow(()-> new SomeUserCostumizedOrAnyException("the default value is missed")));
/*
If you want to check of the value is present and then print the String email(you have first change null by something like this "xyz@example.com")
*/

Optional.ofNullable(null).ifPresentOrElse(v->
System.out.println("Sending email to "+v+"."),
() -> System.out.println("Cannot send emails!")
);
/*
A last comparison, in case of you want to just get the value.
*/

//normal method(imperative approach in which you declare all your variables and explicitly the logic of how to get the wanted result)
String s="present value";
if(s==null){
System.out.println("s is null");
} else {
System.out.println(s);
}

//new method with Optional (declarative approach in which you just describe what you want as result exactly)
System.out.println(Optional.ofNullable("present value").orElse("s is null"));

//Or just simply
System.out.println(Optional.of("present value").get());

Вывод

Основной целью этой статьи было научить вас декларативному подходу программирования на java. Надеюсь, я достиг этой цели! Но прежде чем закончить, я просто хочу напомнить вам о том, что это должно послужить началом, и данная статья и примеры не должны быть последним, что вы увидите. Поэтому, пожалуйста, продолжайте практиковаться, чтобы учиться.

В этой статье вы узнали:

Спасибо вам за чтение.

Рекомендации

кактодоинджава

Документация Oracle:

Функция

Течение

Оригинал: “https://dev.to/abdorah/java-functional-programming-57gd”