Java 8終于到來了! 經(jīng)過幾年的等待, java程序員終于能在java中得到函數(shù)式編程的支持了. 函數(shù)式編程的支持能流程化現(xiàn)有的代碼并且為java提供強大的能力.在這些新特性中最矚目的是java程序員對數(shù)據(jù)庫的操作方式.函數(shù)式編程帶來了令人激動的簡便高效的數(shù)據(jù)庫API. Java 8 將會支持可與像C#的LINQ等語言競爭的新的數(shù)據(jù)庫訪問方式.
處理數(shù)據(jù)的函數(shù)式方式

Java 8 不僅僅添加了函數(shù)式支持,它也通過新的函數(shù)式處理數(shù)據(jù)的方式擴展了集合(Collection)類. 而通常情況下java處理大量數(shù)據(jù)時需要大量的循環(huán)和迭代器.

例如, 假設你有一個存儲客戶(Customer)對象的collection:
 

Collection<Customer> customers;

如果你只對來自Belgium的客戶感興趣, 你將不得不迭代所有的customer對象并只保存你需要的.
 

Collection<Customer> belgians = new ArrayList<>();
for (Customer c : customers) {
  if (c.getCountry().equals("Belgium"))
    belgians.add(c);
}

這不僅花費了5行代碼,而且它也不怎么抽象.假使你有1千萬個對象時會怎樣呢?你會通過兩個線程并發(fā)過濾所有對象來提速么?那你將不得不使用大量危險的多線程代碼來重寫所有代碼.

而通過Java 8,僅僅只需要一行代碼就能實現(xiàn)相同的功能.通過對函數(shù)式編程的支持, Java 8 能讓你只寫一個函數(shù)表明你對哪些客戶(對象)感興趣然后使用那個函數(shù)對集合做過濾就可以了. Java 8 的新 Steams API 支持你這樣做:
 

customers.stream().filter(
  c -> c.getCountry().equals("Belgium")
);

上面Java 8 版本的代碼不僅更短,而且更容易理解.它幾乎沒有什么 陳詞濫調(循環(huán)或迭代器等).代碼調用了filter()方法,那很明顯這段代碼是用來過濾客戶(對象)的.你不需要再把時間浪費在解讀循環(huán)中的代碼來理解它在對它的數(shù)據(jù)做什么.

假使你想并發(fā)執(zhí)行這段代碼該怎么辦呢?你只需使用另一個類型的stream
 

customers.parallelStream().filter(
  c -> c.getCountry().equals("Belgium")
);

更另人激動的是這種函數(shù)式風格的代碼也同樣適用于數(shù)據(jù)庫

在數(shù)據(jù)庫上使用函數(shù)式方式

傳統(tǒng)上來說, 程序員需要用特殊數(shù)據(jù)庫查詢語句去訪問數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù). 例如,下面就是用 JDBC 代碼去查找來自Belgium的客戶:
 

PreparedStatement s = con.prepareStatement(
   "SELECT * "
  + "FROM Customer C "
  + "WHERE C.Country = ? ");
s.setString(1, "Belgium");
ResultSet rs = s.executeQuery();

大部分這些代碼都是字符串, 這樣會使編譯器不能發(fā)現(xiàn)錯誤而且這草率的代碼會導致安全問題. 還有這些大量的樣板代碼使得寫數(shù)據(jù)訪問代碼變得十分冗余. 一些工具例如 jOOQ ，通過使用特殊的java庫去提供數(shù)據(jù)庫查詢語言可以解決錯誤檢查和安全問題。 或者使用對象關系映射工具可以免去大量的無趣的代碼，可它們只能用在通用訪問查詢, 如果需要復雜的查詢，還是需要用特殊的數(shù)據(jù)庫查詢語言。

使用Java 8,借助流式API就可以用函數(shù)式方式去查詢數(shù)據(jù)庫了。例如, Jinq 是一個開源的項目，它探索怎樣的未來數(shù)據(jù)庫API可以令函數(shù)式編程成為可能。這里就是一個使用Jinq的數(shù)據(jù)庫查詢:
 

customers.where(
  c -> c.getCountry().equals("Belgium")
);

這代碼幾乎跟跟使用流式API的代碼一樣. 事實上，未來的Jinq版本可以讓你用流式API直接寫數(shù)據(jù)庫查詢。 當代碼運行的時候，Jinq將自動翻譯成數(shù)據(jù)庫查詢代碼，正如之前JDBC查詢一樣。

這樣的話，就算沒有學過一些新的數(shù)據(jù)庫查詢語言，你也可以寫出有效率的數(shù)據(jù)庫查詢。你可以用同樣樣式的代碼用在java集合上。你也不需要特殊的java編譯器或者虛擬機。所有的代碼編譯和運行在普通的java 8 JDK上。如果你的代碼有錯誤，編譯器將找出它們并且報告給你，就像普通的java代碼。

Jinq 支持跟SQL92一樣的復雜查詢. Selection（選擇）, projection（投影）, joins（連接）, 和子查詢 它都支持。翻譯java代碼成數(shù)據(jù)庫查詢的算法是十分靈活的，只要是它能接受的，都能翻譯。例如，Jinq能夠翻譯下面的數(shù)據(jù)庫查詢，盡管它很復雜。
 

customers
  .where( c -> c.getCountry().equals("Belgium") )
  .where( c -> {
    if (c.getSalary() < 100000)
      return c.getSalary() < c.getDebt();
    else
      return c.getSalary() < 2 * c.getDebt();
    } );

正如你看到的，java 8 的函數(shù)式編程非常適合數(shù)據(jù)庫查詢。而且查詢緊湊，甚至復雜的查詢也能夠勝任。

內部運作

但這都是如何工作的呢？怎么能讓普通的Java編譯器將Java代碼轉換成數(shù)據(jù)庫查詢？Java 8 有什么特別之處使這個成為可能？

支持這些函數(shù)性風格的新的數(shù)據(jù)庫PI的關鍵是一種叫做“象征性執(zhí)行”的字節(jié)碼分析手段。雖然你的代碼是被一個普通的Java編譯器編譯的并運行在一個普通的Java虛擬機中，但 Jinq 能夠在你被編譯的Java代碼運行時進行分析并從中構建數(shù)據(jù)庫查詢。使用 Java 8 Streams API 時，常會發(fā)現(xiàn)分析短小的函數(shù)時，象征性執(zhí)行的工作效果最好。

要了解這個象征性執(zhí)行是如何工作的，最簡單的方法是用一個例子。讓我們檢查一下下面的查詢是如何被 Jinq 轉換為SQL查詢語言的：
 

customers
  .where( c -> c.getCountry().equals("Belgium") )

初始時, 變量 customers 是一個集合，其對應的數(shù)據(jù)庫查詢是：
 

SELECT *
 FROM Customers C

然后，where() 方法被調用，一個函數(shù)被傳遞給它。在 where() 方法中，Jinq 打開這個函數(shù)的 .class 文件，得到這個函數(shù)被編譯成的字節(jié)碼進行分析。在這個例子中，不使用真正的字節(jié)碼，讓我們用一些簡單的指令來代表這個函數(shù)的字節(jié)碼：

  d = c.getCountry()

  e = “Belgium”

  e = d.equals(e)

  return e

在這里，我們假設函數(shù)已被Java編譯器編譯成這四條指令。當調用 where() 方法時，Jinq 看到的就是這些。如何才能使Jinq理解這些代碼呢？

Jinq 通過執(zhí)行代碼來分析。但 Jinq 不直接運行代碼。它是“抽象”地運行代碼：不使用真實的變量和真實的值，Jinq 使用符號來表示執(zhí)行代碼時的所有值。這就是這個分析為什么被稱為“象征性執(zhí)行”。

Jinq 執(zhí)行每條指令，并跟蹤所有的副作用或代碼在程序狀態(tài)時改變的所有東西。下面是一個圖表，顯示出 Jinq 用象征性執(zhí)行方式執(zhí)行這四行代碼時發(fā)現(xiàn)的所有副作用。

象征性執(zhí)行的例子

在圖中，你可以看到第一條指令運行后，Jinq 發(fā)現(xiàn)了兩個副作用：變量d已經(jīng)發(fā)生了變化，方法 Customer.getCountry() 被調用。由于是象征性執(zhí)行，變量d沒有給出一個真正的比如是“USA”或“Denmark”的值，它被分配為 c.getCountry() 的象征性的值。

在所有這些指令被象征性執(zhí)行之后，Jinq 對副作用作精簡。由于變量 d 和 e 是局部變量，它們的任何變化在函數(shù)退出后都會被丟棄，所以這些副作用可以忽略不計。Jinq也知道 Customer.getCountry() and String.equals() 方法沒修改任何變量或顯示任何輸出，因此這些方法調用也可以被忽略。由此，Jinq 可以得出這樣的結論：執(zhí)行這個函數(shù)只會產(chǎn)生一個作用，它會返回 c.getCountry().equals("Belgium")。

一旦Jinq已明白在 where()方法中傳遞給它的函數(shù)，它可以混合數(shù)據(jù)庫查詢方面的知識，優(yōu)先于 customers 集合來創(chuàng)建一個新的數(shù)據(jù)庫查詢。

生成數(shù)據(jù)庫查詢

這就是 Jinq 如何從你的代碼生成數(shù)據(jù)庫查詢的。象征性執(zhí)行的使用意味著，這種方法對于不同的Java編譯器輸出的不同的代碼模式都是相當強大的。如果 Jinq 遇到的代碼有不能轉化為數(shù)據(jù)庫查詢的副作用，Jinq 將保持你的這些代碼不變。因為一切都是用正常的Java代碼寫的，Jinq 可以直接運行那些代碼，您的代碼將產(chǎn)生預期的結果。

這個簡單的翻譯實例應該讓你明白了怎樣查詢翻譯作品。你可以確信，這些算法可以正確地從你的代碼生成數(shù)據(jù)庫查詢。
美好前景

我希望我已經(jīng)讓你品嘗到了Java 8帶來的在Java中進行數(shù)據(jù)庫工作的新方式。Java 8 支持的函數(shù)式編程允許你用和為Java集合編寫代碼同樣的方式來為數(shù)據(jù)庫寫代碼。希望不久現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫API都能被擴展以支持這些類型的查詢。

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