摘要：編程語(yǔ)言將函數(shù)作為一等公民，函數(shù)可以被作為參數(shù)或者返回值傳遞，因?yàn)樗灰暈閷?duì)象。是表示已注釋接口是函數(shù)接口的注釋。如果一個(gè)函數(shù)有一個(gè)或多個(gè)參數(shù)并且有返回值呢為了解決這個(gè)問(wèn)題，提供了一系列通用函數(shù)接口，在包里。

【編者按】雖然 Java 深得大量開(kāi)發(fā)者喜愛(ài)，但是對(duì)比其他現(xiàn)代編程語(yǔ)言，其語(yǔ)法確實(shí)略顯冗長(zhǎng)。但是通過(guò) Java8，直接利用 lambda 表達(dá)式就能編寫(xiě)出既可讀又簡(jiǎn)潔的代碼。作者 Hussachai Puripunpinyo 的軟件工程師，作者通過(guò)對(duì)比 Java 8和 Scala，對(duì)性能和表達(dá)方面的差異進(jìn)行了分析，并且深入討論關(guān)于 Stream API 的區(qū)別，本文由 OneAPM 工程師編譯整理。

數(shù)年等待，Java 8 終于添加了高階函數(shù)這個(gè)特性。本人很喜歡 Java，但不得不承認(rèn)，相比其他現(xiàn)代編程語(yǔ)言，Java 語(yǔ)法非常冗長(zhǎng)。然而通過(guò) Java8，直接利用 lambda 表達(dá)式就能編寫(xiě)出既可讀又簡(jiǎn)潔的代碼（有時(shí)甚至比傳統(tǒng)方法更具可讀性）。

Java 8于2014年3月3日發(fā)布，但筆者最近才有機(jī)會(huì)接觸。因?yàn)楣P者也很熟悉 Scala，所以就產(chǎn)生了對(duì)比 Java 8和Scala 在表達(dá)性和性能方面的差異，比較將圍繞 Stream API 展開(kāi)，同時(shí)也會(huì)介紹如何使用 Stream API 來(lái)操作集合。

由于文章太長(zhǎng)，所以分以下三個(gè)部分詳細(xì)敘述。

Part 1.Lambda 表達(dá)式

Part 2. Stream API vs Scala collection API

Part 3. Trust no one, bench everything(引用自sbt-jmh)

首先，我們來(lái)了解下 Java 8的 lambda 表達(dá)式，雖然不知道即使表達(dá)式部分是可替代的，他們卻稱(chēng)之為 lambda 表達(dá)式。這里完全可以用聲明來(lái)代替表達(dá)式，然后說(shuō) Java 8還支持 lambda 聲明。編程語(yǔ)言將函數(shù)作為一等公民，函數(shù)可以被作為參數(shù)或者返回值傳遞，因?yàn)樗灰暈閷?duì)象。Java是一種靜態(tài)的強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言。所以，函數(shù)必須有類(lèi)型，因此它也是一個(gè)接口。

另一方面，lambda 函數(shù)就是實(shí)現(xiàn)了函數(shù)接口的一個(gè)類(lèi)。無(wú)需創(chuàng)建這個(gè)函數(shù)的類(lèi)，編譯器會(huì)直接實(shí)現(xiàn)。不幸的是，Java 沒(méi)有 Scala 那樣高級(jí)的類(lèi)型接口。如果你想聲明一個(gè) lambda 表達(dá)式，就必須指定目標(biāo)類(lèi)型。實(shí)際上，由于 Java 必須保持向后兼容性，這也是可理解的，而且就目前來(lái)說(shuō) Java 完成得很好。例如，Thread.stop() 在 JDK 1.0版時(shí)發(fā)布，已過(guò)時(shí)了十多年，但即便到今天仍然還在使用。所以，不要因?yàn)檎Z(yǔ)言 XYZ 的語(yǔ)法（或方法）更好，就指望 Java 從根本上改變語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。

所以，Java 8的語(yǔ)言設(shè)計(jì)師們奇思妙想，做成函數(shù)接口！函數(shù)接口是只有一個(gè)抽象方法的接口。要知道，大多數(shù)回調(diào)接口已經(jīng)滿(mǎn)足這一要求。因此，我們可以不做任何修改重用這些接口。@FunctionalInterface 是表示已注釋接口是函數(shù)接口的注釋。此注釋是可選的，除非有檢查要求，否則不用再進(jìn)行處理。

請(qǐng)記住，lambda 表達(dá)式必須定義類(lèi)型，而該類(lèi)型必須只有一個(gè)抽象方法。

//Before Java 8
Runnable r = new Runnable(){  
  public void run(){    
    System.out.println(“This should be run in another thread”);  
  }
};

//Java 8
Runnable r = () -> System.out.println(“This should be run in another thread”);

如果一個(gè)函數(shù)有一個(gè)或多個(gè)參數(shù)并且有返回值呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，Java 8提供了一系列通用函數(shù)接口，在java.util.function包里。

//Java 8
Function parseInt = (String s) -> Integer.parseInt(s);

該參數(shù)類(lèi)型可以從函數(shù)中推斷，就像 Java7中的diamond operator，所以可以省略。我們可以重寫(xiě)該函數(shù)，如下所示：

//Java 8
Function parseInt = s -> Integer.parseInt(s);

如果一個(gè)函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)呢？無(wú)需擔(dān)心，Java 8 中有 BiFunction。

//Java 8
BiFunction multiplier = 
  (i1, i2) -> i1 * i2; //you can’t omit parenthesis here!

如果一個(gè)函數(shù)接口有三個(gè)參數(shù)呢？TriFunction？語(yǔ)言設(shè)計(jì)者止步于 BiFunction。否則，可能真會(huì)有 TriFunction、quadfunction、pentfunction 等。解釋一下，筆者是采用 IUPAC 規(guī)則來(lái)命名函數(shù)的。然后，可以按如下所示定義 TriFunction。

//Java 8
@FunctionalInterface
interface TriFunction {  
  public R apply(A a, B b, C c);
}

然后導(dǎo)入接口，并把它當(dāng)作 lambda 表達(dá)式類(lèi)型使用。

//Java 8
TriFunction sumOfThree 
  = (i1, i2, i3) -> i1 + i2 + i3;

這里你應(yīng)該能理解為什么設(shè)計(jì)者止步于 BiFunction。

如果還沒(méi)明白，不妨看看 PentFunction，假設(shè)我們?cè)谄渌胤揭呀?jīng)定義了 PentFunction。

//Java 8
PentFunction 
  sumOfFive = (i1, i2, i3, i4, i5) -> i1 + i2 + i3 + i4 + i5;

你知道 Ennfunction 是多長(zhǎng)嗎？（拉丁語(yǔ)中，enn 表示9）你必須申報(bào) 10 種類(lèi)型（前 9 個(gè)是參數(shù)，最后一個(gè)是返回類(lèi)型），大概整行都只有類(lèi)型了。那么聲明一個(gè)類(lèi)型是否有必要呢？答案是肯定的。（這也是為什么筆者認(rèn)為 Scala 的類(lèi)型接口比 Java 的更好）

Scala 也有其 lambda 表達(dá)式類(lèi)型。在 Scala 中，你可以創(chuàng)建有22個(gè)參數(shù)的 lambda 表達(dá)式，意味著 Scala 有每個(gè)函數(shù)的類(lèi)型（Function0、Function1、……Function22）。函數(shù)類(lèi)型在 Scala 函數(shù)中是一個(gè) Trait，Trait 就像 Java 中的抽象類(lèi)，但可以當(dāng)做混合類(lèi)型使用。如果還需要22個(gè)以上的參數(shù)，那大概是你函數(shù)的設(shè)計(jì)有問(wèn)題。必須要考慮所傳遞的一組參數(shù)的類(lèi)型。在此，筆者將不再贅述關(guān)于 Lambda 表達(dá)式的細(xì)節(jié)。

下面來(lái)看看Scala的其他內(nèi)容。Scala 也是類(lèi)似 Java 的靜態(tài)強(qiáng)類(lèi)型語(yǔ)言，但它一開(kāi)始就是函數(shù)語(yǔ)言。因此，它能很好地融合面向?qū)ο蠛秃瘮?shù)編程。由于 Scala 和 Java 所采用的方法不同，這里不能給出 Runnable 的 Scala 實(shí)例。Scala 有自己解決問(wèn)題的方法，所以接下來(lái)會(huì)詳細(xì)探討。

//Scala
Future(println{“This should be run in another thread”})

與以下 Java8 的代碼等效。

//Java 8
//assume that you have instantiated ExecutorService beforehand.
Runnable r = () -> System.out.println(“This should be run in another thread”);
executorService.submit(r);

如果你想聲明一個(gè) lambda 表達(dá)式，可以不用像 Java 那樣聲明一個(gè)顯式類(lèi)型。

//Java 8
Function parseInt = s -> Integer.parseInt(s);

//Scala
val parseInt = (s: String) => s.toInt
//or
val parseInt:String => Int = s => s.toInt
//or
val parseInt:Function1[String, Int] = s => s.toInt

所以，在 Scala 中的確有多種辦法來(lái)聲明類(lèi)型。讓編譯器來(lái)執(zhí)行。那么 PentFunction 呢？

//Java 8
PentFunction sumOfFive 
  = (i1, i2, i3, i4, i5) -> i1 + i2 + i3 + i4 + i5;

//Scala
val sumOfFive = (i1: Int, i2: Int, i3: Int, i4: Int, i5: Int) => 
  i1 + i2 + i3 + i4 + i5;

Scala 更短，因?yàn)椴恍枰暶鹘涌陬?lèi)型，而整數(shù)類(lèi)型在 Scala 中是 int。短不總意味著更好。Scala 的方法更好，不是因?yàn)槎蹋且驗(yàn)楦呖勺x性。類(lèi)型的上下文在參數(shù)列表中，可以很快找出參數(shù)類(lèi)型。如果還不確定，可以再參考以下代碼。

//Java 8
PentFunction 
  sumOfFive = (i1, i2, i3, i4, i5) -> i1 + i2 + i3 + i4 + i5;

//Scala
val sumOfFive = (i1: String, i2: Int, i3: Double, i4: Boolean, i5: String) 
=> i1 + i2 + i3 + i4 + i5;

在 Scala 中，可以很明確地說(shuō)出 i3 類(lèi)型是 Double 型，但在 Java 8 中，還需要算算它是什么類(lèi)型。你可能爭(zhēng)辯說(shuō) Java 也可以，但出現(xiàn)這樣的狀況：

//Java 8
PentFunction sumOfFive 
  = (Integer i1, String i2, Integer i3, Double i4, Boolean i5) 
  -> i1 + i2 + i3 + i4 + i5;

你必須一遍又一遍的重復(fù)下去。

除此之外，Java8 并沒(méi)有 PentFunction，需要自己定義。

//Java 8
@FunctionalInterface
interface PentFunction {  
  public R apply(A a, B b, C c, D d, E e);
}

是不是意味著 Scala 就更好呢？在某些方面的確是。但也有很多地方 Scala 不如 Java。所以很難說(shuō)到底哪種更好，我之所以對(duì)兩者進(jìn)行比較，是因?yàn)?Scala 是一種函數(shù)語(yǔ)言，而 Java 8 支持一些函數(shù)特點(diǎn)，所以得找函數(shù)語(yǔ)言來(lái)比較。由于 Scala 可以運(yùn)行在 JVM 上，用它來(lái)對(duì)比再好不過(guò)?？赡苣銜?huì)在使用函數(shù)時(shí)，Scala 有更簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法和方法，這是因?yàn)樗緛?lái)就是函數(shù)語(yǔ)言，而 Java 的設(shè)計(jì)者在不破壞之前的基礎(chǔ)上拓展設(shè)計(jì)，顯然會(huì)有更多限制。

盡管 Java在語(yǔ)法上與 lambda 表達(dá)式相比有一定局限性，但 Java8 也引進(jìn)了一些很酷的功能。例如，利用方法引用的特性通過(guò)重用現(xiàn)有方法使得編寫(xiě) lambda 表達(dá)式更簡(jiǎn)潔。更簡(jiǎn)潔嗎？？？

//Java 8
Function parseInt = s -> Integer.parseInt(s);

可以使用方法引用來(lái)重寫(xiě)函數(shù)，如下所示

//Java 8
Function parseInt = Integer::parseInt;

還可以通過(guò)實(shí)例方法來(lái)使用方法引用。之后會(huì)在第二部分的 Stream API 中指出這種方法的可用性。

方法引用的構(gòu)造規(guī)則

1.(args) -> ClassName.staticMethod(args);

可以像這樣重寫(xiě)ClassName::staticMethod;

Function intToStr = String::valueOf;

2.(instance, args) -> instance.instanceMethod(args);

可以像這樣重寫(xiě) ClassName::instanceMethod；

BiFunction indexOf = String::indexOf;

3.(args) -> expression.instanceMethod(args);

可以像這樣重寫(xiě) expression::instanceMethod；

FunctionindexOf = new String()::indexOf;

你有沒(méi)有注意到規(guī)則2有點(diǎn)奇怪？有點(diǎn)混亂？盡管 indexOf 函數(shù)只需要1個(gè)參數(shù)，但 BiFunction 的目標(biāo)類(lèi)型是需要2個(gè)參數(shù)。其實(shí)，這種用法通常在 Stream API 中使用，當(dāng)看不到類(lèi)型名時(shí)才有意義。

pets.stream().map(Pet::getName).collect(toList());
// The signature of map() function can be derived as
//  Stream map(Function mapper)

從規(guī)則3中，你可能會(huì)好奇能否用 lambda 表達(dá)式替換 new String()?

你可以用這種方法構(gòu)造一個(gè)對(duì)象

Supplier str =String::new;

那么可以這樣做嗎?

Function,Integer> indexOf = (String::new)::indexOf;

不能。它不能編譯，編譯器會(huì)提示The target type of this expression must be a functional interface。錯(cuò)誤信息很容易引起誤解，而且似乎 Java 8通過(guò)泛型參數(shù)并不支持類(lèi)型接口。即使使用一個(gè) Functionalinterface 的實(shí)例（如前面提到的「STR」），也會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)錯(cuò)誤The type Supplier does not define indexOf(Supplier) that is applicable here。String::new 的函數(shù)接口是 Supplier，而且它只有方法命名為 get()。indexOf 是一個(gè)屬于 String 對(duì)象的實(shí)例方法。因此，必須重寫(xiě)這段代碼，如下所示。

//Java
Function indexOf =          ((Supplier)String::new).get()::indexOf;

Java 8 是否支持 currying (partial function)？

的確可行，但你不能使用方法引用。你可以認(rèn)為是一個(gè) partial 函數(shù)，但是它返回的是函數(shù)而不是結(jié)果。接著將要介紹使用 currying 的簡(jiǎn)單實(shí)例，但這個(gè)例子也可能行不通。在傳遞到函數(shù)之前，我們通常進(jìn)行參數(shù)處理。但無(wú)論如何，先看看如何利用 lambda 表達(dá)式實(shí)現(xiàn) partial 函數(shù)。假設(shè)你需要利用 currying 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)整數(shù)相加的函數(shù)。

//Java
IntFunctionadd = a -> b -> a + b;
add.apply(2).applyAsInt(3);//the result is 4! I"m kidding it"s 5.

該函數(shù)可以同時(shí)采用兩個(gè)參數(shù)。

//Java
Supplier> add = () -> (a, b) -> a + b;
add.get().apply(2, 3);

現(xiàn)在，可以看看 Scala 方法。

//Scala
val add = (a: Int) => (b:Int) => a + b
add(1)(2)

//Scala
val add = () => (a: Int,b: Int) => a + b
add2()(1,2)

因?yàn)轭?lèi)型引用和語(yǔ)法糖，Scala 的方法比 Java 更簡(jiǎn)短。在 Scala 中，你不需要在 Function trait 上調(diào)用 apply 方法，編譯器會(huì)即時(shí)地將()轉(zhuǎn)換為 apply 方法。

原文鏈接： https://dzone.com/articles/java-8-λe-vs-scalapart-i

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