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每當(dāng)JDK發(fā)布了新版本就有同學(xué)說“你發(fā)任你發(fā)，我用Java 8”，可在工作中有不少人依然不太擅長(zhǎng)使用Java8的新特性，而這些特性往往讓Java不再“臃腫”。不過我個(gè)人認(rèn)為Java8所有的新特性中最具有代表性的一定是函數(shù)式編程。有人會(huì)說這種風(fēng)格太抽象難懂了，當(dāng)你熟練掌握這種設(shè)定之后，你一定會(huì)感到很香。慢慢地你也會(huì)領(lǐng)會(huì)到函數(shù)式編程的魅力和精髓。今天介紹一個(gè)函數(shù)式Java工具包，它表現(xiàn)了很多優(yōu)秀的函數(shù)式編程思想。以前介紹的熔斷降級(jí)組件Hystrix的替代品resilience4j就基于vavr庫(kù)。

Vavr

Vavr是一個(gè)Java8函數(shù)庫(kù)，它運(yùn)用了大量的函數(shù)式編程范式。創(chuàng)造性地封裝了一些持久性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)式控制結(jié)構(gòu)。而且從中可以學(xué)到很多有用的編程思想。

可觀察的副作用

我們的代碼中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些看不見的陷阱，從代碼語(yǔ)義中這些陷阱是無(wú)法被觀察的。例如

int divide(int a, int b){ 
 return a/b; 
} 

我們知道a/b會(huì)得到一個(gè)整數(shù)，但是卻不能從代碼上明確地知道如果b=0將會(huì)拋出java.lang.ArithmeticException異常;而如果是a+b則不會(huì)帶來(lái)任何副作用。所以我們需要讓這種副作用是可觀察的。對(duì)于這一點(diǎn)Vavr做出了一種設(shè)計(jì)：

Try<Integer> divide(Integer a, Integer b) { 
    return Try.of(() -> a / b); 
} 

將可能的副作用封裝到一個(gè)容器中，明確了可能的失敗，當(dāng)你看到返回的是Try時(shí)，就意味著結(jié)果可能“并不順利”，以便于針對(duì)性地進(jìn)行預(yù)防。

不可變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

很多語(yǔ)言都在使用不可變的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如Golang、Kotlin。主要原因是不可變的值：

• 本質(zhì)上是線程安全的，因此不需要同步
• 對(duì)于equals和hashCode是可靠的
• 不需要克隆
• 在非受檢unchecked類型轉(zhuǎn)換中是類型安全的
• 對(duì)于函數(shù)式編程來(lái)說不可變值是最透明的

為此Vavr設(shè)計(jì)了一個(gè)集合類庫(kù)，旨在代替Java中的集合框架。Vavr 的集合庫(kù)包含一組豐富的函數(shù)式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立在 lambdas 之上。它們與 Java 原始集合共享的唯一接口是Iterable。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是持久性的，一旦初始化本身就不可改變，你可以使用一些操作來(lái)返回更改后的副本。例如經(jīng)典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單向鏈表：

// 1   2  3 
List<Integer> source = List.of(1, 2, 3); 

如果我們將一個(gè)新元素0放在原始鏈表尾部的前面

//  0  2  3 
List<Integer> newHeadList = source.tail().prepend(0); 
//  1  2  3 
System.out.println(source); 

原始鏈表保持不變，新的鏈表大小保持不變?cè)乇惶鎿Q了。當(dāng)然你可以使用其它API來(lái)生成一個(gè)大小變化的副本，不過可以肯定的是原始的鏈表一定不會(huì)發(fā)生改變。

// 0 1 2 3 
List<Integer> prepend = source.prepend(0); 
// 1 2 3 0 
List<Integer> append = source.append(0); 

這只是其中的一部分編程思想，接下來(lái)我將介紹Vavr的一些特色。

Vavr的一些特色

Vavr提供了一些非常有用的而且有特色的API。

元組

熟悉Python的同學(xué)對(duì)元組(Tuple)一定不陌生。元組將固定數(shù)量的元素組合在一起，以便它們可以作為一個(gè)整體傳遞。與數(shù)組或列表不同，元組可以包含不同類型的對(duì)象，但它也是不可變的。目前Vavr提供了最多8個(gè)元素的元組結(jié)構(gòu)。

// (felord.cn, 22) 
Tuple2<String, Integer> java8 = Tuple.of("felord.cn", 22);  
// felord.cn 
String s = java8._1;  
// 22 
Integer i = java8._2; 

這個(gè)可以用來(lái)模擬Java中不具有的多返回值的特性。

Function

Java本身提供了Function接口，但是Vavr則提供了更加豐富的Function擴(kuò)展，例如可以組合多個(gè)Function

Function1<Integer, Integer> multiplyByTwo = a -> a * 2; 
Function1<Integer, Integer> compose = multiplyByTwo.compose(a -> a + 1); 
// 6 
Integer apply = compose.apply(2); 

除此之外，還可以讓潛在的副作用降級(jí)(lift)，有點(diǎn)類似于微服務(wù)的熔斷，以避免在函數(shù)執(zhí)行中處理異常

Function2<Integer, Integer, Integer> divide = (a, b) -> a / b; 
// 降級(jí)  
Function2<Integer, Integer, Option<Integer>> safeDivide = Function2.lift(divide); 
// 返回一個(gè)加強(qiáng)版的Optional 
Option<Integer> apply = safeDivide.apply(1, 0); 
boolean empty = apply.isEmpty(); 
// true 
System.out.println(empty); 

還有派生操作：

Function2<Integer, Integer, Integer> divide = (a, b) -> a / b; 
Function1<Integer, Integer> a = divide.apply(4); 
Integer apply = a.apply(2); 

這有點(diǎn)類似于柯里化，當(dāng)我們用到更多入?yún)r(shí)柯里化才更加明顯：

Function3<Integer, Integer, Integer, Integer> sum = (a, b, c) -> a + b + c; 
final Function1<Integer, Function1<Integer, Integer>> add2 = sum.curried().apply(1); 
Integer apply = add2.apply(2).apply(3); 

猜一猜答案是幾?

帶有特性的值容器

這個(gè)不太好用中文說明，有一些值帶有獨(dú)特的性質(zhì)，比如開頭提到的Try,用來(lái)顯式表明可能遇到異常。Vavr提供了很多具有獨(dú)特性質(zhì)的值容器。

Option

類似Optional，但是比Optional更加強(qiáng)大。

Lazy

Lazy是一個(gè)惰性計(jì)算的容器，表示當(dāng)使用時(shí)才去計(jì)算且只計(jì)算一次。

Lazy<Double> lazy = Lazy.of(Math::random); 
lazy.isEvaluated(); // = false 
lazy.get();         // = 0.123   
lazy.isEvaluated(); // = true 
lazy.get();         // = 0.123  
// 需要使用數(shù)據(jù)時(shí)才從數(shù)據(jù)源加載 
Data lazyData = Lazy.val(DataSourceService::get, Data.class); 

其它還有一些非常有用的容器，你可以嘗試它們。

模式匹配

函數(shù)式編程語(yǔ)言大都支持模式匹配，同為JVM語(yǔ)言的Scala中就有這種特性，而Java目前是沒有的?？梢杂行У貛椭覀儨p少if-else，舉個(gè)例子：

public static String convert(int input) { 
 
      String output; 
      if (input == 1) { 
          output = "one"; 
      } else if (input == 2) { 
          output = "two"; 
      } else if (input == 3) { 
          output = "three"; 
      } else { 
          output = "unknown"; 
      } 
      return output; 
  } 

你就說吧，繞不繞?，Vavr就清爽多了。

public static String vavrMatch(int input) { 
     return Match(input).of( 
             Case($(1), "one"), 
             Case($(2), "two"), 
             Case($(3), "three"), 
             Case($(), "unknown") 
     ); 
 } 

當(dāng)然還有其它一些玩法需要你自己去發(fā)現(xiàn)。

總結(jié)

函數(shù)式編程作為Java8最大的一個(gè)亮點(diǎn)(個(gè)人認(rèn)為)，對(duì)于習(xí)慣于傳統(tǒng)OOP編程的開發(fā)者來(lái)說確實(shí)不容易接受。你不妨從Vavr類庫(kù)入手去學(xué)習(xí)函數(shù)式編程的思想。今天介紹的只是它很少的一部分，還有更多等著你去發(fā)現(xiàn)、去借鑒。忘記說了，如果你想在項(xiàng)目中引用它，可以引入下面這個(gè)坐標(biāo)：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.vavr/vavr --> 
<dependency> 
    <groupId>io.vavr</groupId> 
    <artifactId>vavr</artifactId> 
    <version>0.10.3</version> 
</dependency> 

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