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Java 8 之 默认方法、函数式接口、方法引用

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默认方法(Default Methods)
在Java的interface中一直只是包含方法的定义不能有实现,而且Java也不支持多继承。参考Why Multiple Inheritance is Not Supported in Java。Java 8开始提供在interface中可以有方法的实现,这个特性叫默认方法“Default Methods”。如此以来,interface有了方法实现,Java即可实现多继承,Java一贯提倡不支持多继承,为什么这次妥协了呢?

因为interface太过依赖于他们的实现类了,要往interface中添加一个方法就必须修改所有它的实现类。Java8的Lambda表达式基本上都是一个函数式接口,为了实现lambda表达式并无缝支持Lambda表达式,Java核心的一些类就需要修改。但是像java.util.List这样的接口不仅仅在JDK中被实现,还有其他很多第三方库在实现,稍微的改动都存在兼容性问题。试想一下如果没有默认方法的话,是不是要修改所有集合类的实现啊。
List<?> list = …
list.forEach(…);

所以,在不破坏继承关系的前提下,引入“虚拟扩展方法”的概念,在接口中添加默认方法的实现,这也是很聪明的,虽然Java语言在被设计的时候一直强调不支持多继承,看来这次也是没有办法的了,Java也变得越来越像C#了。

简单试用:
interface Person {
    // adds a java 8 default method
    default void sayHello() {
        System.out.println("Hello");
    }
}
class Sam implements Person {
}

new Sam().sayHello();


多重继承:
interface Person {
    // adds a java 8 default method
    default void sayHello() {
        System.out.println("Hello");
    }
}
interface Male {
    default void sayBye() {
        System.out.println("Bye");
    }
}
class Sam2 implements Person, Male {
}

new Sam2().sayHello();
new Sam2().sayBye();


调用继承过来的默认方法重名的时候:
interface Person {
	// adds a java 8 default method
    default void sayHello() {
        System.out.println("Hello");
    }
}
interface Male {
    default void sayHello() {
        System.out.println("Hi");
    }
}
class Sam2 implements Person, Male {
    // override the sayHello to resolve ambiguity
    public void sayHello() {
    	Male.super.sayHello();
    }
}


抽象方法和默认方法重名的时候:
interface Q1 {
	abstract void m();
}
interface Q2 {
	default void m() {
		System.out.println("m@Q2");
	}
}
class Sam3 implements Q1, Q2 {
	@Override
	public void m() {
		System.out.println("m@Sam3");
	}
}

new Sam3().m(); // m@Sam3


默认方法再抽象化:
public class D1 {

	public static void main(String[] args) {
		// 默认方法再抽象化
		new D1().test(); // FOO2
	}

	interface Foo {
		default void print() {
			System.out.println("FOO");
		}
	}

	interface Foo2 extends Foo {
		@Override
		void print();
	}

	public void test() {
		Foo2 foo = new Foo2() {
			@Override
			public void print() {
				System.out.println("FOO2");
			}
		};

		foo.print();
	}
}


多重继承相同的默认方法必须覆写:
public class D2 {

	public static void main(String[] args) {
		// 多重继承相同的默认方法必须覆写
		new D2().new FooBar().print(); // FOOBAR
	}

	interface Foo {
		default void print() {
			System.out.println("FOO");
		}
	}

	interface Bar {
		default void print() {
			System.out.println("BAR");
		}
	}

	class FooBar implements Foo, Bar {
		@Override
		public void print() {
			System.out.println("FOOBAR");
		}
	}

}


父类优先于接口:
public class D3 {

	public static void main(String[] args) {
		// 父类优先于接口
		new D3().test(); // BAR
	}

	interface Foo {
		default void print() {
			System.out.println("FOO");
		}
	}

	class Bar {
		public void print() {
			System.out.println("BAR");
		}
	}

	class FooBar extends Bar implements Foo {
	}

	public void test() {
		FooBar foobar = new FooBar();
		foobar.print();
	}

}


默认方法不支持final和synchronized修饰符,只支持public, abstract, default, static, strictfp。
interface NoTrait {
    default final void noFinal() {
        //  ^^^^^ modifier final not allowed
        System.out.println("noFinal");
    }
    default synchronized void noSynchronized() {
        //  ^^^^^^^^^^^^ modifier synchronized not allowed
        System.out.println("noSynchronized");
    }
}


除过以前的那些区别外,带有默认方法的interface和抽象类的区别:
  • 抽象类是有个状态的,它可以有构造函数和成员变量
  • 抽象类不能用于lambda表达式中

默认方法不能覆盖 equals, hashCode, toString 方法!!!
原因可以参考Brian Goetz给出的回答:Allow default methods to override Object's methods

http://viralpatel.net/blogs/java-8-default-methods-tutorial/
http://zeroturnaround.com/rebellabs/java-8-explained-default-methods/

函数式接口(Functional Interfaces)
函数式接口就是只包含一个抽象方法的接口。比如Java标准库中的java.lang.Runnable和java.util.Comparator都是典型的函数式接口。使用注解 @FunctionalInterface 可以显示指明一个接口是函数式接口,但如果接口中只定义了一个抽象方法,通常不用自己写这个注解,编译器会自动识别它就是函数式接口。因为默认方法不是抽象的,所以函数接口里还可以定义任意多的默认方法。实质就是 C# 的委托(delegate)。

定义
interface MyFi1 {
    public abstract void run();
}

@FunctionalInterface
interface MyFi2 {
    public abstract void run();
}

@FunctionalInterface
interface MyFi3 {
    public abstract void run();
    default void tripleRun(){
    	run();run();run();
    }
}


实现

// 匿名类实现
new MyFi1() {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("Anonymous Inner class");
	}
}.run();


// lambda表达式实现只需要提供形式参数和方法体。
// 函数式接口只有一个抽象方法,编译器能自动推断方法。
MyFi1 dbl = () -> System.out.println("Lambda Expression");
dbl.run();

如果接口有多个抽象方法,会提示“The target type of this expression must be a functional interface”。

public interface Comparator<T> { int compare(T o1, T o2); boolean equals(Object obj); }

Comparator接口里面虽然声明了两个方法,但它是函数接口。因为equals方法是Object的,不影响它依然是个函数接口。

Java 8在java.util.function中定义了很多常用的函数类型接口。

分类
  • 函数:Function / BiFunction  T -> R
  • 运算:UnaryOperator / BinaryOperator T -> T 或 (T, T) -> T
  • 预言:Predicate / BiPredicate
  • 生产者:Supplier  返回T
  • 消费者:Consumer / BiConsumer 只有一个参数


最常用的:
  • 1个参数一个返回值:Function<paramType, returnType>
  • 1个参数没有返回值:Consumer<paramType>
  • 没有参数一个返回值:Supplier<returnType>


对于int/long/double类型还有特别的封装。

Function<String, Integer> len = s -> s.length();
System.out.println( len.apply("abc"));

Predicate<String> tooLong = s -> s.length() > 10;
if(tooLong.test("rensanning@gmail.com")){
  System.out.println("long");
}

Consumer<String> print = s -> System.out.println( s );
print.accept("foobar");

Supplier<String> sup = () -> String.join("", Collections.nCopies(100, "a"));
System.out.println( sup.get() );




方法引用(Method References)
就是已存在方法的函数式接口,可以看做是调用一个方法的lambda简化。

比如:
lambda表达式: (Apple a) -> a.getWeight()
方法引用:Apple::getWeight
都代表了Apple类中的getWeight()方法
可以看得出这是lambda调用单个方法的语法糖。

其他的还有:
1个参数1个返回值:Math::pow 等价于 (x, y) -> Math.pow(x, y)
只有参数: System.out::println 等价于  x -> System.out.println(x)
2个参数1个返回值:String::compareToIgnoreCase 等价于  (x, y) -> x.compareToIgnoreCase(y)
等等。

4种类型

(1)构造函数
ClassName::new 比如:Integer::new
Function<String, Integer> cFunc = Integer::new;
System.out.println(cFunc.apply("1")); // 1


数组的构造函数:String[]::new

(2)静态方法
ClassName::staticMethodName 比如:String::valueOf
Function<Integer, String> sFunc = String::valueOf;
System.out.println(sFunc.apply(123));    // 123


(3)实例方法(类型)
ClassName::instanceMethodName 比如:String::length
Function<String, Integer> func1 = String::length;
System.out.println(func1.apply("Java 8"));    // 6


(4)实例方法(对象)
object::instanceMethodName 比如:obj:getValue
class Something {
	String startsWith(String s) {
		return String.valueOf(s.charAt(0));
	}
}
Something something = new Something();
Function<String, String> converter = something::startsWith;
System.out.println(converter.apply("Java"));    // "J"


***在类的内部可以使用this引用当前类的方法,或者使用super引用父类的方法。比如:this::startsWith
class Base {
	String endWith(String s) {
		return String.valueOf(s.charAt(s.length() - 1));
	}
}

class Something extends Base {
	String startsWith(String s) {
		return String.valueOf(s.charAt(0));
	}

	void test() {
		Function<String, String> converter1 = this::startsWith;
		System.out.println(converter1.apply("abcdefg")); // a
		Function<String, String> converter2 = super::endWith;
		System.out.println(converter2.apply("abcdefg")); // g
	}
}


***类的静态成员变量的方法也可以引用。ClassA.StaticField::methodName 比如: System.out::println
class SomeElse {
	public static final Something st = new Something();
}

Function<String, String> p = SomeElse.st::startsWith;
System.out.println(p.apply("123")); // 1


***抛出异常的方法不能用于方法引用
List<Path> paths = null; 

// Unhandled exception type IOException
paths.forEach(Files::delete); //NG

paths.forEach(path -> {
    try {
        Files.delete(path);
    } catch (IOException ex) {
        // 例外処理
    }
});
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