Java中的函数式编程1

Functional Programming In OOP

引言

函数式编程是一种编程泛型，将所有的运算都视为函数，只要输入相同的数据，就能得到稳定的输出。然而由于它的抽象程度高，离计算机硬件远，因此并没有被工业界广泛使用。然而在许多面向对象的编程语言中，能看到函数式编程的影子，它们往往可以帮助我们减少代码重复、理解目标和代码管理等。所以，学习一定的函数编程思想是非常有必要的。本文主要以Java为示例，讲解在OOP语言中函数式编程的应用。

什么是函数？

作为一个理/工科生，一说到函数，也许就会想到数学定义上的函数：一个集合到另一个集合的双射。更加直观的说，函数就是：我们只要输入一些数据就能得到一些数据。这样的数据转换是由函数内部实现所决定的。当然把函数当成一种算法的实现也没有问题。总之一千个人眼中有一千个哈姆雷特，只要选择你自己能够理解的方法，理解它就可以了。

那么在计算机领域，函数有如下的一些特点：

每个函数的输入是确定的(数据的类型、个数)。
每个函数的输出是确定的(数据的类型)，并且只能输出一个数据。
函数的内部应当避免使用程序状态和可变对象

第一、二点很容易理解，函数体内部的实现依赖于输入和需求，而输出则依赖于函数的内部实现和输入，需求和函数内部实现是固定的，因此函数的输入和输出也应该是确定的。

函数可以没有输入或输出，但它会执行特定的功能。

对于第三点的理解，由于函数的内部实现的固定，因此不能把变化的(程序状态和可变对象)用在不变中。

什么是函数式编程？

在理解了函数是什么以后，我们就可以更进一步理解函数式编程了。

不同于OOP中万物皆对象的思想，函数式编程的思想更加的直接。将一系列的语句封装成多个不同的函数，从而解决一个复杂的问题；它聚焦于如何解决问题和表达式，而不是状态。

函数式方程还有以下特点：

递归：函数式编程采用递归处理while、if、for。
函数皆变量：所有的函数都可以当做变量使用。
不可变性：任何变量被创建以后都不能改变

函数式编程的优点：

易于debug
Lazy evaluation：只在使用的时候运行函数。
支持并行编程:由于函数式编程使用不可变变量，因此可以轻松的实现并行编程，也不会有安全隐患。
易读：函数式编程的代码具有相当的易读性。
高效：函数式编程不依赖于外部资源或者变量，因此它们可以轻易的复用。

函数式编程的缺点：

术语复杂：函数编程的学习成本高。
递归：递归可能会造成资源浪费。

Java中函数式编程的应用

在Java中，函数式编程也有相当的应用场景。例如，对于一个排序算法：在不同的场景下可能要求升序或降序排列，为提高排序算法的可复用性，往往会需要一个东西，来控制排序的方式，也许可以是一个flag，若为1则升序，反之则降序。然而，通过这样的方式控制排序，过程中我们就必须重复书写一些代码，可以参考以下快速排序的实现。

    /*** 快速排序* * @param arr   原数组* @param begin 起始元素* @param end   终止元素*/public static void quickSort(int[] arr, int begin, int end, int flag) {if (begin >= end) {return;}int pivot = begin;int i = begin;if(flag == 1){for (int j = begin + 1; j <= end; ++j) {if (arr[j] < arr[pivot]) {swap(arr, ++i, j);}}}else {for (int j = begin + 1; j <= end; ++j) {if (arr[j] > arr[pivot]) {swap(arr, ++i, j);}}}swap(arr, i, pivot);quickSort(arr, pivot + 1, end, flag);quickSort(arr, begin, pivot - 1, flag);}