Java開發筆記(六十二)如何定義函式式介面

pinlantu發表於2019-02-21

前面介紹了Lambda表示式的用法,從實踐中發現它確實極大地方便了開發者,然而不管是匿名內部類還是Lambda表示式,所舉的例子都離不開各類陣列的排序方法,倘使Lambda表示式僅能用於sort方法,無疑限制了它的應用範圍。那麼除了sort方法,還有哪些場景能夠將Lambda表示式派上用場呢?既然匿名內部類與Lambda表示式都依附於某種介面,追根究底,就得好好研究一下這種介面的特別之處。
關於排序方法sort的第二個輸入引數,原本定義的引數型別是比較器Comparator,可是這個比較器真正有用的實乃唯一一個抽象方法compare。之前闡述Lambda表示式概念的時候,提到Lambda表示式指的是匿名方法,並且由於Java不支援把方法作為引數型別,因此只好再給方法加一層介面的包裝,於是sort方法裡的引數型別變為Comparator介面而非compare方法了。
像Comparator這種掛羊頭賣狗肉的介面,表面上是介面的結構,實際上給某個方法專用,為了有別於其它普通介面,它被Java稱作“函式式介面”。函式式介面擁有一般介面的形態,但其內部有且僅有一個抽象方法(方法也叫做函式),而這也是外部呼叫時採取Lambda表示式改寫的方法。除此之外,函式式介面還允許定義別的非抽象方法,包括預設方法與靜態方法。
搞清楚了函式式介面的來龍去脈,接下來不妨自定義一個全新的函式式介面。之前講到普通介面之時,定義了一個行為介面給各個動物類實現,這意味著行為動作的方法程式碼與類定義程式碼在一起定義。如果來了一個新的動物,就得提供對應的動物類定義及其動作程式碼,日積月累各種動物類勢必越來越多。不過很多業務場景希望更靈活的邏輯,往往只要定義一個基礎的動物類,然後動物的每樣屬性都由成員方法讀寫,甚至動物的行為動作也由外部傳入。這樣可以制定一個“行動”方法,並通過“行為”介面包裝起來,再提供給動物類使用。下面便是一個最簡單的行為介面程式碼例子:

//定義一個行為介面,給動物類呼叫
public interface Behavior {

	// 宣告一個名叫行動的抽象方法
	public void act();
}

從上面的介面定義可知,Behavior介面有且僅有一個抽象方法act,因而它屬於函式式介面。接著編寫動物類的定義程式碼,其中的midnight方法用來控制該動物在半夜幹什麼,具體的行動內容由輸入引數指定(引數型別為Behavior),具體的動物類程式碼如下所示:

//演示動物類的定義,其中midnight方法的輸入引數為Behavior型別
public class Animal {

	// 定義一個名稱屬性
	private String name;

	public Animal(String name) {
		this.name = name;
	}
	
	public String getName() {
		return this.name;
	}
	
	// 定義一個半夜行動的方法。具體的動作由輸入行為的act方法執行
	public void midnight(Behavior behavior) {
		behavior.act();
	}
}

然後外部就能建立動物類Animal的例項,並呼叫該例項的midnight方法傳入規定的行為動作。以公雞為例,大公雞最喜歡在半夜雞叫了,那麼先建立一隻公雞例項,再命令它的midnight方法執行叫喚動作,這裡的叫喚動作若以匿名內部類書寫的話,可參考下列的呼叫程式碼:

	// 測試公雞在半夜幹了啥
	private static void testCock() {
		Animal cock = new Animal("公雞");
		// 呼叫midnight方法時,傳入匿名內部類的例項
		cock.midnight(new Behavior() {
			@Override
			public void act() {
				System.out.println(cock.getName()+"在叫啦。");
			}
		});
	}

 

把以上的匿名內部類寫法改為Lambda表示式,將冗餘部分掐頭去尾簡化成了如下一行程式碼:

		// 呼叫midnight方法時,傳入Lambda表示式的程式碼。
		// 匿名方法不存在輸入引數的話,也要保留一對圓括號佔位子。
		cock.midnight(() -> System.out.println(cock.getName()+"在叫啦。"));

 

單單看這個Lambda表示式,姑且不論事實上的引數型別為何,至少在表面上是把一段方法程式碼作為輸入引數傳給了midnight。如此一來,函式式介面藉助Lambda表示式,成功地瞞天過海搖身變成了一種方法型別。
繼續演示其它動物,每當夜深人靜的時候,老貓便瞪圓眼睛出來捉老鼠了,於是往老貓例項的midnight方法輸入捉老鼠動作,相應的呼叫程式碼如下所示:

	// 測試老貓在半夜幹了啥
	private static void testCat() {
		Animal cat = new Animal("老貓");
		// 呼叫midnight方法時,傳入Lambda表示式的程式碼
		cat.midnight(() -> System.out.println(cat.getName()+"在捉老鼠。"));
	}

 

可見函式式介面結合Lambda表示式,將與行為有關的程式碼減肥減得不能再瘦了。再奉上一段豬仔在半夜呼呼大睡的程式碼例子:

	// 測試豬仔在半夜幹了啥
	private static void testPig() {
		Animal pig = new Animal("豬仔");
		// 呼叫midnight方法時,傳入Lambda表示式的程式碼
		pig.midnight(() -> System.out.println(pig.getName()+"在呼呼大睡。"));
	}

 

最後執行上述三種動物的測試程式碼,得到以下的日誌結果:

公雞在叫啦。
老貓在捉老鼠。
豬仔在呼呼大睡。

 

總結一下,函式式介面適用於外部把某個方法當作輸入引數的場合。通過利用函式式介面,一群相似的實體支援在呼叫之時單獨傳入個體動作,而無需像從前那樣派生出許多子類,還要在各個子類中分別實現它們的動作方法。

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