Java 函数接口Function详解与示例【函数接口Function】

Java 8引入了一种新的函数式编程风格，Function接口是Java函数式编程中最重要的四个函数式接口之一。

Function 函数式接口实现的功能：接受一个输入参数，然后产生一个输出结果。
Function接口在java.util.function包中定义，它的源码如下：

package java.util.function;
import java.util.Objects;
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    /**抽象方法*/
    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;
    }
}

Function 接口是非常有用的，它是Java函数式编程中最重要的四个函数式接口中使用最为广泛的。

用途一：函数转换
Function可以用于将一个类型的值转换为另一个类型的值。它可以用于各种转换操作，如类型转换、数据映射map等。

用途二：数据处理
Function 可用于对输入数据进行处理并生成输出结果。它可以用于执行各种操作，如过滤filter、计算、提取、格式化等。

Function接口定义的方法：

使用andThen方法将多个函数应用于同一个输入：

Function<String, String> function1 = s -> s + " world";
Function<String, String> function2 = s -> s + "!";
 
Function<String, String> combined = function1.andThen(function2);
 
String result = combined.apply("Hello"); // 结果为 "Hello world!"

Function<String, String> function1 = s -> s + " world";
Function<String, String> function2 = s -> s + "!";
/***注意：这里故意调换了两个函数的调用顺序***/
Function<String, String> combined = function2.compose(function1);
String result = combined.apply("Hello"); // 结果为 "Hello world!"

当我们使用Stream时，要将流中元素转换成其他容器或Map时，就会使用到Function.identity()。例如：

Stream<String> stream = Stream.of("This", "is", "a", "test");
Map<String, Integer> map = stream.collect(Collectors.toMap(Function.identity(), String::length));

Function.identity()应用示例

下面的代码中，Task是一个对象，它包含Title等属性，Task::getTitle可获取task实例的标题作为Map的key，我们把task对象本身作为Map的value。task -> task是一个用来返回输入参数自身的Lambda表达式。
我们来对比一下，使用Lambda表达式和使用Function.identity()方法的用法：

	/***使用Lambda表达式实现的版本***/
	private static Map<String, Task> taskMap(List<Task> tasks) {
  		return tasks.stream().collect(toMap(Task::getTitle, task -> task));
	}

可以使用Function接口中的静态方法identity()来让上面的代码代码变得更简洁明了、传递开发者意图时更加直接。使用Function.identity()方法的写法：

	/***使用Function.identity()方法实现的版本***/
	import static java.util.function.Function.identity;
	private static Map<String, Task> taskMap(List<Task> tasks) {
  		return tasks.stream().collect(toMap(Task::getTitle, identity()));
	}

Function.identity() 和 Lambda表达式（ t->t ） 的区别的应用示例

下面三种写法实现相同功能，这是Function.identity() 和 Lambda表达式（ t->t ）可以互相替代的情形：

		/***写法一***/
    	Arrays.asList("How", "much", "is","the","apple")
        	.stream()
        	.collect(Collectors.toMap( str -> str, str->str.length()));
        	
     	/***写法二,Lambda表达式（ t->t ）版本***/
    	Arrays.asList("How", "much", "is","the","apple")
        	.stream()
        	.map(str -> str)  //Lambda表达式（ t->t ）
        	.collect(Collectors.toMap(str -> str,str->str.length()));    //String::length
        		
        /***写法三，Function.identity()版本***/
    	Arrays.asList("How", "much", "is","the","apple")
        	.stream()
        	.map(Function.identity())  //Function.identity()版本 
        	.collect(Collectors.toMap( Function.identity(), String::length));

下面看一种 Function.identity() 和 Lambda表达式（ t->t ）不能互相替代的情形：
这儿使用 Lambda表达式（ t->t ）可行：

    int[] iArr = Arrays.asList(5, 9, 12,3).stream().mapToInt(t->t).toArray();

但是，如下使用 Function.identity() 是不行的：

    int[] iArr = Arrays.asList(5, 9, 12,3).stream().mapToInt( Function.identity() ).toArray();

为什么不行呢？其本质是 Function.identity()， Function<T, T> identity() 恒等式函数identity()，返回输入参数本身。输入是Integer对象，返回的还是Integer对象。
而映射器mapToInt()需要返为基本数据类型的IntStream。
而上面的Lambda表达式（ t->t ）在映射器 mapToInt(t->t) 中能把Integer对象自动拆箱变成int，从而产生IntStream。
Function.identity() 不适用于 mapToInt()、mapToLong()、mapToDouble() 等需要进行拆箱操作的场景。

Function接口的应用实例
使用Function接口作为方法的参数：

void process(Function<String, String> function, String input) {
    String result = function.apply(input);
    System.out.println(result);
}
 
process(s -> s + "!", "Hello"); // 输出 "Hello!"

使用Java 8的Stream API进行映射：

List<String> strings = Arrays.asList("a", "b", "c");
 
List<String> results = strings.stream()
    .map(s -> s + "!")
    .collect(Collectors.toList());
 
// 结果为 ["a!", "b!", "c!"]

Function函数接口有一大家族，如下所示：

参考文献：
【Java函数篇】Java8中函数接口Function使用详解
Java 8 Function 函数接口
Function.identity()的使用详解
Java8中Function函数式接口详解及使用
Java8中Function接口的使用方法详解
Java 8 新特性—函数式接口

作者：Java编程乐园