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深入解析 Java 8 Function 接口：函数式编程的核心工具

news 2025/7/13 21:08:25

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Java 8 引入的 java.util.function.Function 接口是函数式编程范式的核心组件之一，本文将全面解析其使用方法，并通过丰富的代码示例演示其在实际开发中的应用价值。

一、Function 接口概述

1.1 核心定义

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
    
    default <V> Function<V, R> compose(Function<? super V, ? extends T> before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return (V v) -> apply(before.apply(v));
    }
    
    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) -> after.apply(apply(t));
    }
    
    static <T> Function<T, T> identity() {
        return t -> t;
    }
}

1.2 类型参数

T：输入参数类型
R：返回结果类型

二、核心方法详解

2.1 apply() 方法

Function<String, Integer> lengthFunction = s -> s.length();
int length = lengthFunction.apply("Hello"); // 返回5

2.2 链式操作

andThen() 方法

Function<Integer, Integer> square = x -> x * x;
Function<Integer, Integer> increment = x -> x + 1;

Function<Integer, Integer> pipeline = square.andThen(increment);
int result = pipeline.apply(3); // 3² + 1 = 10

compose() 方法

Function<Integer, String> intToString = Object::toString;
Function<String, Integer> parseHex = s -> Integer.parseInt(s, 16);

Function<Integer, Integer> composed = parseHex.compose(intToString);
int value = composed.apply(255); // 解析"255"为16进制 → 597

2.3 identity() 方法

Function<String, String> identity = Function.identity();
String result = identity.apply("test"); // 返回"test"

三、实际应用场景

3.1 Stream 数据处理

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
List<Integer> lengths = names.stream()
        .map(s -> s.length()) // 等价于 .map(Function.identity().andThen(String::length))
        .collect(Collectors.toList());
// 输出 [5, 3, 7]

3.2 高阶函数应用

public static <T, R> List<R> batchConvert(List<T> list, Function<T, R> converter) {
    return list.stream().map(converter).collect(Collectors.toList());
}

// 使用示例
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<String> strings = batchConvert(numbers, Object::toString);

3.3 与 Optional 结合使用

Optional<String> optional = Optional.of("123");
Optional<Integer> result = optional
        .map(Integer::parseInt)
        .map(n -> n * 2);
// 结果为 Optional[246]

四、进阶使用技巧

4.1 函数组合模式

Function<String, String> trim = String::trim;
Function<String, Integer> parse = Integer::parseInt;
Function<String, Integer> safeParse = trim.andThen(parse);

int number = safeParse.apply("  42  "); // 42

4.2 异常处理增强

Function<String, Integer> safeParse = s -> {
    try {
        return Integer.parseInt(s);
    } catch (NumberFormatException e) {
        return 0; // 默认值处理
    }
};

4.3 类型转换工厂

Map<Class<?>, Function<String, ?>> converters = new HashMap<>();
converters.put(Integer.class, Integer::valueOf);
converters.put(Double.class, Double::valueOf);

Function<String, ?> converter = converters.get(type);
Object value = converter.apply(input);