Java中的Java 8新特性：函数式接口（Functional Interface）详解

一、函数式接口的概念

函数式接口是Java 8引入的核心概念之一，它指有且仅有一个抽象方法的接口（但可以包含多个默认方法或静态方法）。函数式接口的主要目的是支持Lambda表达式，使得函数可以作为方法参数传递，实现行为参数化。
核心注解：@FunctionalInterface 用于标记接口，编译器会检查接口是否符合函数式接口的定义。

二、函数式接口的特性

1. 单一抽象方法：必须只有一个抽象方法（不包括从Object类继承的公共方法，如toString()）。
2. 默认方法：可以包含多个默认方法（default修饰），提供默认实现。
3. 静态方法：可以包含多个静态方法，属于接口自身。
4. Object类方法：抽象方法不包含从Object类继承的公共方法（如equals()、hashCode()）。

示例：

@FunctionalInterface
interface MyFunctionalInterface {
    void execute(); // 唯一抽象方法
    
    default void defaultMethod() {
        System.out.println("默认方法");
    }
    
    static void staticMethod() {
        System.out.println("静态方法");
    }
}

三、为什么需要函数式接口？

在Java 8之前，传递行为通常需要使用匿名内部类，代码冗长。函数式接口允许用Lambda表达式简洁地表示行为，例如：

// 旧方式：匿名内部类
Runnable r = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello");
    }
};

// Java 8：Lambda表达式
Runnable r = () -> System.out.println("Hello");

四、Java内置的核心函数式接口

Java 8在java.util.function包中提供了四大类核心函数式接口：

1. Consumer（消费者）

• 抽象方法：void accept(T t)
• 用途：接收一个参数，执行操作但不返回结果。
• 示例：

  Consumer<String> printer = s -> System.out.println(s);
  printer.accept("Hello"); // 输出：Hello
  

2. Supplier（供应者）

• 抽象方法：T get()
• 用途：无参数，返回一个结果。
• 示例：

  Supplier<Double> randomSupplier = () -> Math.random();
  System.out.println(randomSupplier.get()); // 输出随机数
  

3. Function<T, R>（函数）

• 抽象方法：R apply(T t)
• 用途：接收一个参数，返回一个结果。
• 示例：

  Function<String, Integer> lengthFunc = s -> s.length();
  System.out.println(lengthFunc.apply("Java")); // 输出：4
  

4. Predicate（断言）

• 抽象方法：boolean test(T t)
• 用途：接收一个参数，返回布尔值。
• 示例：

  Predicate<String> isEmpty = s -> s.isEmpty();
  System.out.println(isEmpty.test("")); // 输出：true
  

五、自定义函数式接口

如果内置接口不满足需求，可以自定义函数式接口：

@FunctionalInterface
interface Calculator {
    int calculate(int a, int b);
    
    default void printResult(int result) {
        System.out.println("结果：" + result);
    }
}

// 使用Lambda表达式
Calculator add = (a, b) -> a + b;
System.out.println(add.calculate(3, 5)); // 输出：8

六、函数式接口的链式调用

Java 8支持通过andThen()、compose()等方法组合函数：

• Consumer链：consumer1.andThen(consumer2) 依次执行。
• Function链：func1.andThen(func2) 先执行func1，再执行func2；func1.compose(func2) 先执行func2，再执行func1。

示例：

Function<String, Integer> lengthFunc = String::length;
Function<Integer, Integer> squareFunc = n -> n * n;
Function<String, Integer> combined = lengthFunc.andThen(squareFunc);
System.out.println(combined.apply("Hi")); // 输出：4（长度2的平方）

七、函数式接口与Lambda表达式的关系

Lambda表达式是函数式接口的实例，编译器根据上下文推断类型：

// Lambda表达式赋给函数式接口变量
Runnable r = () -> System.out.println("Running");
// 作为方法参数传递
new Thread(() -> System.out.println("线程运行")).start();

八、注意事项

1. @FunctionalInterface注解：非强制，但添加后编译器会检查接口是否符合规范。
2. 继承Object方法：如果抽象方法覆盖了Object的公共方法（如equals），不计入抽象方法数量。
3. 多继承冲突：如果实现多个接口的默认方法有冲突，需在类中重写该方法。

九、实际应用场景

1. 集合操作：List.forEach(Consumer) 遍历元素。
2. 流式API：Stream.filter(Predicate) 过滤数据。
3. 线程创建：new Thread(() -> {...}) 简化代码。
4. 条件判断：使用Predicate封装业务规则。

总结：函数式接口是Java函数式编程的基石，通过Lambda表达式使代码更简洁、灵活，并与Java 8的Stream API、Optional等特性紧密结合，提升了代码的可读性和可维护性。