Java之函数式编程

Java从1.8以后引入了函数式编程，这是很大的一个改进。函数式编程的优点在提高编码的效率，增强代码的可读性。

先了解Java新引入的函数式编程，首先了解在没有函数式编程之前，函数编程的演变史。

实战案例：函数编程演变史

根据实际场景演示，为了应对不断变化的业务需求，代码的多个改进版本。

购物车案例

准备前置需求，购物车相关的实体类、枚举类、服务类等

下单商品实体类

package com.function.shopping.cart;

/**
 * 下单商品信息对象
 *
 * @author jinglv
 * @date 2021/6/21 1:19 下午
 */
public class Sku {
    /**
     * 编号
     */
    private Integer skuId;
    /**
     * 商品名称
     */
    private String skuName;
    /**
     * 单价
     */
    private Double skuPrice;
    /**
     * 购买个数
     */
    private Integer totalNum;
    /**
     * 总价
     */
    private Double totalPrice;
    /**
     * 商品类型
     */
    private Enum skuCategory;

    /**
     * 构造函数
     *
     * @param skuId
     * @param skuName
     * @param skuPrice
     * @param totalNum
     * @param totalPrice
     * @param skuCategory
     */
    public Sku(Integer skuId, String skuName, Double skuPrice, Integer totalNum, Double totalPrice, Enum skuCategory) {
        this.skuId = skuId;
        this.skuName = skuName;
        this.skuPrice = skuPrice;
        this.totalNum = totalNum;
        this.totalPrice = totalPrice;
        this.skuCategory = skuCategory;
    }

    getter/setter...
}

商品类型枚举

package com.function.shopping.enums;

/**
 * 商品类型枚举
 *
 * @author jinglv
 * @date 2021/6/21 1:25 下午
 */
public enum SkuCategoryEnum {
    /**
     * 商品类型-服装类
     */
    CLOTHING(10, "服装类"),
    /**
     * 商品类型-数码类
     */
    ELECTRONICS(30, "数码类"),
    /**
     * 商品类型-运动类
     */
    SPORTS(30, "运动类"),
    /**
     * 商品类型-图书类
     */
    BOOKS(40, "图书类");

    /**
     * 商品类型的编号
     */
    private final Integer code;

    /**
     * 商品类型的名称
     */
    private final String name;

    /**
     * 构造方法
     *
     * @param code
     * @param name
     */
    SkuCategoryEnum(Integer code, String name) {
        this.code = code;
        this.name = name;
    }

    public Integer getCode() {
        return code;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

购物车服务类

package com.function.shopping.service;

import com.function.shopping.cart.Sku;
import com.function.shopping.enums.SkuCategoryEnum;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 购物车服务类
 *
 * @author jinglv
 * @date 2021/6/21 1:23 下午
 */
public class CartService {
    /**
     * 初始化商品数据-加入到购物车中的商品信息
     */
    private static List<Sku> cartSkuList = new ArrayList<Sku>() {
        {
            add(new Sku(654032, "无人机", 4999.00, 1, 4999.00, SkuCategoryEnum.ELECTRONICS));
            add(new Sku(654033, "VR一体机", 2299.00, 1, 2299.00, SkuCategoryEnum.ELECTRONICS));
            add(new Sku(654221, "跑步机", 3999.00, 1, 3999.00, SkuCategoryEnum.SPORTS));
            add(new Sku(654121, "Java编程思想", 79.80, 1, 79.80, SkuCategoryEnum.BOOKS));
            add(new Sku(654122, "Java核心技术", 149.80, 1, 149.80, SkuCategoryEnum.BOOKS));
            add(new Sku(654021, "睡衣套装", 299.00, 1, 299.00, SkuCategoryEnum.CLOTHING));
            add(new Sku(654022, "牛仔裤", 1999.00, 1, 1999.00, SkuCategoryEnum.CLOTHING));
        }
    };

    /**
     * 获取商品列表
     *
     * @return 返回商品列表
     */
    public static List<Sku> getCartSKuList() {
        return cartSkuList;
    }
}

需求实现

version1.0.0

需求：找出购物车中所有电子产品

/**
 * version 1.0.0
 * 找出购物车中所有电子产品
 *
 * @param cartSkuList 商品列表
 * @return 返回商品列表
 */
public static List<Sku> filterElectronicsSkus(List<Sku> cartSkuList) {
    List<Sku> result = new ArrayList<>();
    for (Sku sku : cartSkuList) {
        // 如果商品类型等于电子类，加入到结果集合
        if (SkuCategoryEnum.ELECTRONICS.equals(sku.getSkuCategory())) {
            result.add(sku);
        }
    }
    return result;
}

测试代码

@Test
void filterElectronicsSkus() {
    // 获取购物车中的商品列表
    List<Sku> skus = CartService.getCartSKuList();
    // 查找购物车中数码商品
    List<Sku> result = CartService.filterElectronicsSkus(skus);
    System.out.println(JSONUtil.parse(result));
}

version2.0.0

需求：根据传入商品类型参数，找出购物车中同种商品类型的商品列表

/**
 * version2.0.0
 * 根据传入商品类型参数，找出购物车中同种商品类型的商品列表
 *
 * @param cartSkuList     商品列表
 * @param skuCategoryEnum 商品类型
 * @return 返回已处理的商品列表
 */
public static List<Sku> filterSkusByCategory(List<Sku> cartSkuList, SkuCategoryEnum skuCategoryEnum) {
    List<Sku> result = new ArrayList<>();
    for (Sku sku : cartSkuList) {
        // 如果商品类型等于传入的商品类型，加入到结果集合
        if (skuCategoryEnum.equals(sku.getSkuCategory())) {
            result.add(sku);
        }
    }
    return result;
}

测试代码

@Test
void filterSkusByCategory() {
    // 获取购物车中的商品列表
    List<Sku> skus = CartService.getCartSKuList();
    // 查找购物车中图书类商品集合
    List<Sku> result = CartService.filterSkusByCategory(skus, SkuCategoryEnum.BOOKS);
    System.out.println(JSONUtil.parse(result));
}

version3.0.0

支持通过商品类型或总价过滤商品

/**
 * version 3.0.0
 * 支持通过商品类型或总价过滤商品
 *
 * @param cartSkuList     商品列表
 * @param skuCategoryEnum 商品枚举
 * @param totalPrice      总价
 * @param categoryOrPrice true：根据商品类型 false：根据商品总价
 * @return 返回过滤完成商品列表
 */
public static List<Sku> filterSkusByPrice(List<Sku> cartSkuList, SkuCategoryEnum skuCategoryEnum, Double totalPrice, Boolean categoryOrPrice) {
    List<Sku> result = new ArrayList<>();
    for (Sku sku : cartSkuList) {
        // 如果根据商品类型判断，sku类型与输入类型比较
        // 如果根据商品总价判断，sku总价与输入总价比较
        if ((categoryOrPrice && skuCategoryEnum.equals(sku.getSkuCategory())) || (!categoryOrPrice && sku.getTotalPrice() > totalPrice)) {
            result.add(sku);
        }
    }
    return result;
}

测试代码

@Test
void filterSkusByPrice() {
    // 获取购物车中的商品列表
    List<Sku> skus = CartService.getCartSKuList();
    // 根据商品总价过滤超过2000元的商品列表
    List<Sku> result = CartService.filterSkusByPrice(skus, null, 2000.00, false);
    System.out.println(JSONUtil.parse(result));
}

小结

已经完成了三个需求的比较，发现根据条件过滤，只要条件（单条件或多条件）不同就会写相应的方法，因此会在代码中硬编码大量的判断条件，带来了代码不易阅读及难以维护，下面的版本展示优化硬编码带来的问题

version4.0.0

根据不同的Sku判断标准，对Sku列表进行过滤

传入一个判断标准，判断标准会动态的判断条件是否满足条件，从而是否达到条件进行返回，无形的将判断条件进行参数化，通过参数传入一个接口，接口的实现类定义了条件判断的具体实现，行为参数化传入到方法中，这其实是设计模式中的策略模式将数据的循环与处理分开了

1.定义Sku的选择谓词接口

package com.function.shopping.service;

import com.function.shopping.cart.Sku;

/**
 * Sku选择谓词接口
 *
 * @author jinglv
 * @date 2021/7/5 8:49 下午
 */
public interface SkuPredicate {
    /**
     * 选择判断标准
     *
     * @param sku 商品
     * @return boolean
     */
    boolean test(Sku sku);
}

2.实现接口条件判断的具体实现

条件一：对Sku的总价是否超出2000作为的判断标准

package com.function.shopping.predicate;

import com.function.shopping.cart.Sku;
import com.function.shopping.service.SkuPredicate;

/**
 * 对Sku的总价是否超出2000作为判断标准
 *
 * @author jinglv
 * @date 2021/7/5 8:58 下午
 */
public class SkuTotalPricePredicate implements SkuPredicate {
    @Override
    public boolean test(Sku sku) {
        return sku.getTotalPrice() > 2000;
    }
}

条件二：对Sku的商品类型为图书类的判断标准

package com.function.shopping.predicate;

import com.function.shopping.cart.Sku;
import com.function.shopping.enums.SkuCategoryEnum;
import com.function.shopping.service.SkuPredicate;

/**
 * 对Sku商品类型为图书类的判断标准
 *
 * @author jinglv
 * @date 2021/7/5 8:56 下午
 */
public class SkuBooksCategoryPredicate implements SkuPredicate {
    @Override
    public boolean test(Sku sku) {
        return SkuCategoryEnum.BOOKS.equals(sku.getSkuCategory());
    }
}

3.具体使用

/**
 * version 4.0.0
 * 根据不同的Sku判断标准，对Sku列表进行过滤
 *
 * @param cartSkuList  商品列表
 * @param skuPredicate 不同的SKu判断标准
 * @return sku List
 */
public static List<Sku> filterSkus(List<Sku> cartSkuList, SkuPredicate skuPredicate) {
    List<Sku> result = new ArrayList<>();
    for (Sku sku : cartSkuList) {
        // 根据不同的sku判断标准策略，对Sku进行判断
        if (skuPredicate.test(sku)) {
            result.add(sku);
        }
    }
    return result;
}

测试代码

@Test
void filterSkus() {
    // 获取购物车中的商品列表
    List<Sku> skus = CartService.getCartSKuList();
    // 过滤商品总价大于2000的商品
    List<Sku> result = CartService.filterSkus(skus, new SkuTotalPricePredicate());
    System.out.println(JSONUtil.parse(result));
}

version5.0.0

使用策略模式将数据的循环与处理区分开，但是有带来一个问题，编写的判断条件有且只是用一次，若条件过多，我们会编写很多的判断条件类实现Predicate接口，而每次只是用一次，因此可以引用内部匿名类进行优化

测试代码

@Test
void filterSkusAnonymous() {
    // 获取购物车中的商品列表
    List<Sku> skus = CartService.getCartSKuList();
    // 过滤商品总价大于1000的商品
    List<Sku> result = CartService.filterSkus(
            skus, new SkuPredicate() {
                @Override
                public boolean test(Sku sku) {
                    return sku.getSkuPrice() > 1000;
                }
            }
    );
    System.out.println(JSONUtil.parse(result));
}

version6.0.0

在第五版的迭代后，使用了匿名类进行代码优化，好处是不用对接口进行实现，不用产生多余的类，只是用一次也没必要些那么多的类，但是在代码中的匿名类在写起来还是有些多，本次版本优化使用lambda进行优化

测试代码

@Test
void filterSkusLambda() {
    // 获取购物车中的商品列表
    List<Sku> skus = CartService.getCartSKuList();
    // 过滤商品总价大于1000的商品
    List<Sku> result = CartService.filterSkus(
            skus, (Sku sku) -> sku.getSkuPrice() > 1000);
    System.out.println(JSONUtil.parse(result));
}

这段代码与version6.0.0执行效果完全一样，但代码编写上出现了很大的不同，使用Lambda表达式替代匿名类，将行为参数化传递到代码中，由代码动态调用。

函数编程演化历程

1. 将业务逻辑直接写死在代码里
2. 将单一维度的条件作为参数传入方法中。方法内根据参数进行业务逻辑实现。
3. 将多个纬度的条件作为参数传入方法中。业务实现需要根据不同的参数处理不同逻辑。
4. 将业务逻辑封装为一个实体类，方法接收实体类为参数，方法内部调用实体类的处理逻辑。
5. 调用方法时不在创建实体类，而是使用匿名函数的形式替代。
6. 使用Lambda表达式替代匿名函数的形式，作为方法的参数。真正实现判断逻辑参数化传递。