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Java如何支持函数式编程?

背景

在很长的一段时间里,Java一直是面向对象的语言,一切皆对象,如果想要调用一个函数,函数必须属于一个类或对象,然后在使用类或对象进行调用。但是在其它的编程语言中,如JS、C++,我们可以直接写一个函数,然后在需要的时候进行调用,既可以说是面向对象编程,也可以说是函数式编程。从功能上来看,面向对象编程没什么不好的地方,但是从开发的角度来看,面向对象编程会多写很多可能是重复的代码行。比如创建一个Runnable的匿名类的时候:

Runnable runnable = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("do something...");
    }
};

这一段代码中真正有用的只有run方法中的内容,剩余的部分都是属于Java编程语言的结构部分,没什么用,但是要写。幸运的是Java 8开始,引入了函数式编程接口与Lambda表达式,帮助我们写更少更优雅的代码:

// 一行即可
Runnable runnable = () -> System.out.println("do something...");

现在主流的编程范式主要有三种,面向过程、面向对象和函数式编程。

函数式编程并非一个很新的东西,早在50多年前就已经出现了。近几年,函数式编程越来越被人关注,出现了很多新的函数式编程语言,比如Clojure、Scala、Erlang等。一些非函数式编程语言也加入了很多特性、语法、类库来支持函数式编程,比如Java、Python、Ruby、JavaScript等。除此之外,Google Guava也有对函数式编程的增强功能。

函数式编程因其编程的特殊性,仅在科学计算、数据处理、统计分析等领域,才能更好地发挥它的优势,所以它并不能完全替代更加通用的面向对象编程范式。但是作为一种补充,它也有很大存在、发展和学习的意义。

什么是函数式编程

函数式编程的英文翻译是Functional Programming。

那到底什么是函数式编程呢?实际上,函数式编程没有一个严格的官方定义。严格上来讲,函数式编程中的“函数”,并不是指我们编程语言中的“函数”概念,而是指数学“函数”或者“表达式”(例如:y=f(x))。不过,在编程实现的时候,对于数学“函数”或“表达式”,我们一般习惯性地将它们设计成函数。所以,如果不深究的话,函数式编程中的“函数”也可以理解为编程语言中的“函数”。

每个编程范式都有自己独特的地方,这就是它们会被抽象出来作为一种范式的原因。面向对象编程最大的特点是:以类、对象作为组织代码的单元以及它的四大特性。面向过程编程最大的特点是:以函数作为组织代码的单元,数据与方法相分离。那函数式编程最独特的地方又在哪里呢?实际上,函数式编程最独特的地方在于它的编程思想。函数式编程认为程序可以用一系列数学函数或表达式的组合来表示。函数式编程是程序面向数学的更底层的抽象,将计算过程描述为表达式。不过,这样说你肯定会有疑问,真的可以把任何程序都表示成一组数学表达式吗?

理论上讲是可以的。但是,并不是所有的程序都适合这么做。函数式编程有它自己适合的应用场景,比如科学计算、数据处理、统计分析等。在这些领域,程序往往比较容易用数学表达式来表示,比起非函数式编程,实现同样的功能,函数式编程可以用很少的代码就能搞定。但是,对于强业务相关的大型业务系统开发来说,费劲吧啦地将它抽象成数学表达式,硬要用函数式编程来实现,显然是自讨苦吃。相反,在这种应用场景下,面向对象编程更加合适,写出来的代码更加可读、可维护。

再具体到编程实现,函数式编程跟面向过程编程一样,也是以函数作为组织代码的单元。不过,它跟面向过程编程的区别在于,它的函数是无状态的。何为无状态?简单点讲就是,函数内部涉及的变量都是局部变量,不会像面向对象编程那样,共享类成员变量,也不会像面向过程编程那样,共享全局变量。函数的执行结果只与入参有关,跟其他任何外部变量无关。同样的入参,不管怎么执行,得

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