Java 函數語言程式設計（一）初識篇

微笑面對生活發表於2018-08-15
Java函數程式設計

本文已授權"後端技術精選"獨家釋出。

開發者使用Java8編寫複雜的集合處理演算法，只需要簡單的程式碼就能在多喝cpu上高效執行，這就是Lambda表示式的初衷。

提示：函數語言程式設計和語言無關，它是一種思想，任何語言都可以實現函數語言程式設計，區別只是實現的難易程度不同而已。

在java中，lambda本身就是函數語言程式設計的運用，那什麼是函數語言程式設計呢？

1. 函數語言程式設計是什麼

靠術語解釋是很難理解的，所以，可以通過它的一些特點和優點來感受什麼是函數語言程式設計。重點有做標記。

參考阮一峰文章：www.ruanyifeng.com/blog/2012/0…

1.1 特點

1. 函式是"第一等公民" 所謂"第一等公民"（first class），指的是函式與其他資料型別一樣，處於平等地位，可以賦值給其他變數，也可以作為引數，傳入另一個函式，或者作為別的函式的返回值。 舉例來說，下面程式碼中的print變數就是一個函式，可以作為另一個函式的引數。

var print = function(i){ console.log(i);};

[1,2,3].forEach(print);
複製程式碼

2. 只用"表示式"，不用"語句" "表示式"（expression）是一個單純的運算過程，總是有返回值；"語句"（statement）是執行某種操作，沒有返回值。函數語言程式設計要求，只使用表示式，不使用語句。也就是說，每一步都是單純的運算，而且都有返回值。

原因是函數語言程式設計的開發動機，一開始就是為了處理運算（computation），不考慮系統的讀寫（I/O）。"語句"屬於對系統的讀寫操作，所以就被排斥在外。

當然，實際應用中，不做I/O是不可能的。因此，程式設計過程中，函數語言程式設計只要求把I/O限制到最小，不要有不必要的讀寫行為，保持計算過程的單純性。

3. 沒有"副作用"

所謂"副作用"（side effect），指的是函式內部與外部互動（最典型的情況，就是修改全域性變數的值），產生運算以外的其他結果。

函數語言程式設計強調沒有"副作用"，意味著函式要保持獨立，所有功能就是返回一個新的值，沒有其他行為，尤其是不得修改外部變數的值.

4 . 不修改狀態

上一點已經提到，函數語言程式設計只是返回新的值，不修改系統變數。因此，不修改變數，也是它的一個重要特點。

在其他型別的語言中，變數往往用來儲存"狀態"（state）。不修改變數，意味著狀態不能儲存在變數中。函數語言程式設計使用引數儲存狀態，最好的例子就是遞迴。

5. 引用透明

引用透明（Referential transparency），指的是函式的執行不依賴於外部變數或"狀態"，只依賴於輸入的引數，任何時候只要引數相同，引用函式所得到的返回值總是相同的。

有了前面的第三點和第四點，這點是很顯然的。其他型別的語言，函式的返回值往往與系統狀態有關，不同的狀態之下，返回值是不一樣的。這就叫"引用不透明"，很不利於觀察和理解程式的行為。

1.2 優點

1. 程式碼簡潔，開發快速 2. 接近自然語言，易於理解

(1+2)*3-4用函式式語言表達

add(1,2).multiply(3).subtract(4)
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3. 更方便的程式碼管理

不依賴、也不會改變外界的狀態，只要給定輸入引數，返回的結果必定相同。因此，每一個函式都可以被看做獨立單元，很有利於進行單元測試（unit testing）和除錯（debugging），以及模組化組合。

4. 易於"併發程式設計"

函數語言程式設計不需要考慮"死鎖"（deadlock），因為它不修改變數，所以根本不存在"鎖"執行緒的問題。不必擔心一個執行緒的資料，被另一個執行緒修改，所以可以很放心地把工作分攤到多個執行緒，部署"併發程式設計"（concurrency）。

2. 函數語言程式設計例項

函數語言程式設計關心資料的對映，指令式程式設計關心解決問題的步驟。

函式式風格沒有賦值，也就沒有for迴圈， 要實現迴圈操作 只能通過遞迴呼叫。

public class First {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10,b = 20;
        int c = a+b;
        System.out.println(c);
    }
}
複製程式碼

這段程式碼是用命令來表示程式，用命令的執行順序來表示程式的組合，所以不是函數語言程式設計。差不多是程式導向的思想。

public class First {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10,b = 20;
        add(a,b);
    }
    static int add(int a,int b){
        int c = a+b;
        return c;
    }
}
複製程式碼

這段程式碼用函式來表示程式，但是內部是用命令的組合來實現，不算真正意義上的函數語言程式設計。物件導向的思想。

public class First {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 10,b = 20;
        add(a,b);
    }
    static int add(int a,int b){
        return a+b;
    }
}
複製程式碼

這段程式碼用函式來表示程式，用函式的組合來表達程式的組合，是完全的函數語言程式設計。

物件導向、程式導向和函數語言程式設計區別

“程式導向”和“物件導向”的區別是“封裝”。“函式式”和“物件導向”的區別是“不使用外部狀態”。上面的三段程式碼中也有體現。

如有異議，請在下方評論，謝謝。

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