Java函數(shù)式編程之通過(guò)行為參數(shù)化傳遞代碼

更新時(shí)間：2023年08月27日 08:37:14 作者：jack_xu

行為參數(shù)化就是可以幫助你處理頻繁變更的需求的一種軟件開(kāi)發(fā)模式,這篇文章將給大家詳細(xì)的介紹一下Java函數(shù)式編程之行為參數(shù)化傳遞代碼,感興趣的同學(xué)可以參考閱讀下

不斷變化的需求

在軟件工程中，一個(gè)眾所周知的問(wèn)題就是，不管你做什么，用戶(hù)的需求肯定會(huì)變
比如之前的蘋(píng)果的例子
- 找綠色蘋(píng)果
- 找紅色蘋(píng)果
- 找大于150G的蘋(píng)果
- 找大于150G的綠蘋(píng)果
- 找大于150G的紅蘋(píng)果
- 找大于150G且小于400G的紅蘋(píng)果
按照上述經(jīng)常變動(dòng)，且都需要的，那要寫(xiě)多少方法？
我們將上述的“需求”看做是一種行為。那在進(jìn)行處理的時(shí)候，只需要傳遞這種“行為”，那么所有的行為方法都不需要寫(xiě)了，簡(jiǎn)直一勞永逸。
我們稱(chēng)之為行為，而傳遞的行為叫做行為化參數(shù)。行為參數(shù)化就是可以幫助你處理頻繁變更的需求的一種軟件開(kāi)發(fā)模式。
一言以蔽之，它意味著拿出一個(gè)代碼塊，把它準(zhǔn)備好卻不去執(zhí)行它。這個(gè)代碼塊以后可以被你程序的其他部分調(diào)用，這意味著你可以推遲這塊代碼的執(zhí)行。例如，你可以將代碼塊作為參數(shù)傳遞給另一個(gè)方法，稍后再去執(zhí)行它。這樣，這個(gè)方法的行為就基于那塊代碼被參數(shù)化了。
假如你要處理一個(gè)集合，會(huì)寫(xiě)這樣的一個(gè)方法
- 可以對(duì)列表中的每個(gè)元素做“某件事”
- 可以在列表處理完后做“另一件事”
- 遇到錯(cuò)誤時(shí)可以做“另外一件事”
這就是行為化，如果還不理解，繼續(xù)往下看。
打個(gè)比方吧：你的室友知道怎么開(kāi)車(chē)去超市，再開(kāi)回家。于是你可以告訴他去買(mǎi)一些東西，比如面包、奶酪、葡萄酒什么的。這相當(dāng)于調(diào)用一個(gè)goAndBuy方法，把購(gòu)物單作為參數(shù)。然而，有一天你在上班，你需要他去做一件他從來(lái)沒(méi)有做過(guò)的事情：從郵局取一個(gè)包裹。現(xiàn)在你就需要傳遞給他一系列指示了：去郵局，使用單號(hào)，和工作人員說(shuō)明情況，取走包裹。你可以把這些指示用電子郵件發(fā)給他，當(dāng)他收到之后就可以按照指示行事了。你現(xiàn)在做的事情就更高級(jí)一些了，相當(dāng)于一個(gè)方法：go，它可以接受不同的新行為作為參數(shù)，然后去執(zhí)行。

應(yīng)對(duì)不斷變化的需求

這里會(huì)使用一個(gè)案例，并且逐步改善
篩選綠蘋(píng)果

public static List<Apple> filterGreenApples(List<Apple> apples) {
    List<Apple> arrayList = new ArrayList<>();
    for (Apple apple : apples) {
        // 篩選
        if ("green".equals(apple.getColor())) {
            arrayList.add(apple);
        }
    }
    return arrayList;
}

現(xiàn)在做的就是篩選綠蘋(píng)果的，現(xiàn)在需求變更，需要篩選紅蘋(píng)果，那還要把這個(gè)方法拷貝一下，把Green換成Red。很明顯，違反了DRY(Do not Repeat Youself)
怎么做呢？把顏色作為參數(shù)
因?yàn)橹皇歉淖冾伾?，所以把顏色傳遞進(jìn)去，可以省去一個(gè)方法

public static List<Apple> filterApplesByColor(List<Apple> apples, String color) {
    List<Apple> arrayList = new ArrayList<>();
    for (Apple apple : apples) {
        if (color != null && color.equals(apple.getColor())) {
            arrayList.add(apple);
        }
    }
    return arrayList;
}

上述已經(jīng)完成了操作，此時(shí)又有新的需求：要區(qū)分重的蘋(píng)果和輕的蘋(píng)果，同理

public static List<Apple> filterApplesByWeight(List<Apple> apples, int Weight) {
    List<Apple> arrayList = new ArrayList<>();
    for (Apple apple : apples) {
        if (apple.getWeight() > Weight) {
            arrayList.add(apple);
        }
    }
    return arrayList;
}

但是還是復(fù)制了代碼，對(duì)整個(gè)輸出行為有影響的只有那一行判斷條件
再次嘗試：對(duì)你能所想到的每個(gè)屬性進(jìn)行篩選

public static List<Apple> filterApples(List<Apple> apples, int weight, String color, boolean flag) {
    List<Apple> arrayList = new ArrayList<>();
    for (Apple apple : apples) {
        if ((flag && apple.getWeight() > weight) || (!flag && color != null && color.equals(apple.getColor()))) {
            arrayList.add(apple);
        }
    }
    return arrayList;
}

這種代碼已經(jīng)臟的不行了，傳遞weight、color、flag，用flag判斷到底哪一個(gè)屬性生效，那么可以遇見(jiàn)的是，如果Apple增加了其他的字段：甜度、水分、生產(chǎn)地......
那么這個(gè)方法已經(jīng)無(wú)法維護(hù)了，如果需要更加復(fù)雜的查詢(xún)，也無(wú)法編寫(xiě)。而且，向一個(gè)方法傳遞一個(gè)boolean是非常危險(xiǎn)的事情，有boolean就意味著有分支。

行為參數(shù)化

經(jīng)過(guò)上面的案例，我們需要一種更好的方式來(lái)應(yīng)對(duì)變化的需求。
現(xiàn)在對(duì)上述的需求進(jìn)行建模之前，先看一下可能的需求案例
- 找綠色蘋(píng)果
- 找紅色蘋(píng)果
- 找大于150G的蘋(píng)果
- 找大于150G的綠蘋(píng)果
- 找大于150G的紅蘋(píng)果
- 找大于150G且小于400G的紅蘋(píng)果
這是上文提到的，我們將所有的過(guò)濾條件去掉，那么這些需求案例，就是 找滿(mǎn)足xxx屬性的蘋(píng)果
那么建模如下：你考慮的是蘋(píng)果，需要根據(jù)Apple的某些屬性，返回一個(gè)滿(mǎn)足條件的boolean值。
我們稱(chēng)之為謂詞，定義接口如下

public interface ApplePredicate {
    boolean test(Apple apple);
}

然后可以使用ApplePredicate的多個(gè)實(shí)現(xiàn)來(lái)執(zhí)行不同的行為了

class AppleHeavyWeightPredicate implements ApplePredicate {
    @Override
    public boolean test(Apple apple) {
        return apple.getWeight() > 150;
    }
}
class AppleRedPredicate implements ApplePredicate {
    @Override
    public boolean test(Apple apple) {
        return "red".equals(apple.getColor());
    }
}

這些實(shí)現(xiàn)，就是不同的篩選條件(filter)，也相當(dāng)于不同的策略，算法族就是 ApplePredicate
但是怎么利用這種不同的實(shí)現(xiàn)呢？需要filterApples方法接受ApplePredicate對(duì)象，對(duì)Apple做條件測(cè)試。
這就是行為參數(shù)化：讓方法接受多種行為（或戰(zhàn)略）作為參數(shù)，并在內(nèi)部使用，來(lái)完成不同的行為。
那么現(xiàn)在就來(lái)修改之前的代碼

public class Test5 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(filterApples(AppleClient.getApples(), new AppleHeavyWeightPredicate()));
        System.out.println(filterApples(AppleClient.getApples(), new AppleRedPredicate()));
    }
    public static List<Apple> filterApples(List<Apple> apples, ApplePredicate applePredicate) {
        List<Apple> arrayList = new ArrayList<>();
        for (Apple apple : apples) {
            if (applePredicate.test(apple)) {
                arrayList.add(apple);
            }
        }
        return arrayList;
    }
}

現(xiàn)在你把filterApples方法迭代集合的邏輯與你要應(yīng)用到集合中每個(gè)元素的行為（這里是一個(gè)謂詞）區(qū)分開(kāi)了。
這樣一來(lái)，任何需求的變更，只需要增加相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類(lèi)即可。filterApples方法的行為取決于你通過(guò)ApplePredicate對(duì)象傳遞的代碼。但是會(huì)有一個(gè)問(wèn)題：類(lèi)膨脹。
代碼傳遞/行為
在上述的實(shí)現(xiàn)中，我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于整個(gè)測(cè)試，唯一重要的就是test方法的實(shí)現(xiàn)，這個(gè)方法決定了需要怎么樣進(jìn)行過(guò)濾。
所以在傳遞行為的時(shí)候，我們可以直接使用匿名內(nèi)部類(lèi)來(lái)傳遞，如下

public class Test5 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(filterApples(AppleClient.getApples(), new ApplePredicate() {
            @Override
            public boolean test(Apple apple) {
                return apple.getWeight() > 150;
            }
        }));
        System.out.println(filterApples(AppleClient.getApples(), new ApplePredicate() {
            @Override
            public boolean test(Apple apple) {
                return "red".equals(apple.getColor());
            }
        }));
    }
    public static List<Apple> filterApples(List<Apple> apples, ApplePredicate applePredicate) {
        List<Apple> arrayList = new ArrayList<>();
        for (Apple apple : apples) {
            if (applePredicate.test(apple)) {
                arrayList.add(apple);
            }
        }
        return arrayList;
    }
}

但是多個(gè)很多無(wú)用的代碼，此時(shí)再將匿名內(nèi)部類(lèi)更改為L(zhǎng)ambda表達(dá)式即可

public class Test5 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(filterApples(AppleClient.getApples(), apple -> apple.getWeight() > 150));
        System.out.println(filterApples(AppleClient.getApples(), apple -> "red".equals(apple.getColor())));
    }
    public static List<Apple> filterApples(List<Apple> apples, ApplePredicate applePredicate) {
        List<Apple> arrayList = new ArrayList<>();
        for (Apple apple : apples) {
            if (applePredicate.test(apple)) {
                arrayList.add(apple);
            }
        }
        return arrayList;
    }
}

如上，你只需要關(guān)注行為，也就是你需要test的實(shí)現(xiàn)即可。
多種行為/一個(gè)參數(shù)
正如我們先前解釋的那樣，行為參數(shù)化的好處在于你可以把迭代要篩選的集合的邏輯與對(duì)集合中每個(gè)元素應(yīng)用的行為區(qū)分開(kāi)來(lái)。這樣你可以重復(fù)使用同一個(gè)方法，給它不同的行為來(lái)達(dá)到不同的目的
新需求，對(duì)蘋(píng)果進(jìn)行遍歷，然后對(duì)其進(jìn)行格式化輸出
這個(gè)需求需要定義一個(gè)新的方法，prettyPrintApple，參照上面的篩選蘋(píng)果的案例，整體的執(zhí)行框架如下

public static void prettyPrintApple(List<Apple> apples,???){
    for (Apple apple : apples) {
        String output = ???.???(apple);
        System.out.println(output);
    }
}

其中???的部分就是我們要填充的行為，其比較簡(jiǎn)單：輸入一個(gè)Apple，然后輸出一個(gè)String，那么就來(lái)定義這樣的一個(gè)接口 FormatApple

public interface AppleFormat {
    String accept(Apple apple);
}

那么 prettyPrintApple 就可以實(shí)現(xiàn)了，如下

public static void prettyPrintApple(List<Apple> apples,AppleFormat appleFormat){
    for (Apple apple : apples) {
        String output = appleFormat.accept(apple);
        System.out.println(output);
    }
}

這樣就可以表示多種行為了

public class Test6 {
    public static void main(String[] args) {
        prettyPrintApple(AppleClient.getApples(), apple -> {
            return "顏色:" + apple.getColor() + ",重量:" + apple.getWeight();
        });
        prettyPrintApple(AppleClient.getApples(), apple -> {
            return "顏色:" + apple.getColor();
        });
    }
    public static void prettyPrintApple(List<Apple> apples, AppleFormat appleFormat) {
        for (Apple apple : apples) {
            String output = appleFormat.accept(apple);
            System.out.println(output);
        }
    }
}

到此為止，我們可以將類(lèi)、匿名類(lèi)、Lambda進(jìn)行行為參數(shù)化，替代了之前的案例中的值參數(shù)化。
現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)上述的ApplePredicate只能處理Apple，且filterApples也只能處理Apple，所以我們將這部分使用泛型進(jìn)行抽象化，如下

public interface Predicate<T> {
    boolean test(T t);
}

public static <T> List<T> filter(List<T> list, Predicate<T> predicate) {
    List<T> result = new ArrayList<>();
    for (T e : list) {
        if (predicate.test(e)){
            result.add(e);
        }
    }
    return result;
}

通過(guò)這樣的處理，所有類(lèi)型的數(shù)據(jù)，都可以這樣進(jìn)行篩選出結(jié)果。
其他的行為參數(shù)化案例
對(duì)集合進(jìn)行排序，根據(jù)蘋(píng)果顏色排序或者根據(jù)大小排序
在Java 8中，List自帶了一個(gè)sort方法（你也可以使用Collections.sort）來(lái)進(jìn)行排序
sort的行為可以用java.util.Comparator對(duì)象來(lái)參數(shù)化，它的接口如下

public interface Comparator<T>{
    int compare(T o1, T o2);
}

因此，你可以隨時(shí)創(chuàng)建Comparator的實(shí)現(xiàn)，用sort方法表現(xiàn)出不同的行為。比如，你可以使用匿名類(lèi)，按照重量升序?qū)?kù)存排序

public class Test8 {
    public static void main(String[] args) {
        AppleClient.getApples().sort(new Comparator<Apple>() {
            @Override
            public int compare(Apple o1, Apple o2) {
                return o1.getWeight() - o2.getWeight();
            }
        });
    }
}

或者是Lambda表達(dá)式

public class Test8 {
    public static void main(String[] args) {
        AppleClient.getApples().sort((o1, o2) -> o1.getWeight() - o2.getWeight());
    }
}

如果對(duì)匿名類(lèi)轉(zhuǎn)Lambda表達(dá)式不熟悉，我們會(huì)在下面進(jìn)行講解。

小結(jié)

行為參數(shù)化，就是一個(gè)方法接受多個(gè)不同的行為作為參數(shù)，并在內(nèi)部使用它們，完成不同行為的能力。
行為參數(shù)化可讓代碼更好地適應(yīng)不斷變化的要求，減輕未來(lái)的工作量。
傳遞代碼，就是將新行為作為參數(shù)傳遞給方法。但在Java 8之前這實(shí)現(xiàn)起來(lái)很啰嗦。為接口聲明許多只用一次的實(shí)體類(lèi)而造成的啰嗦代碼，在Java 8之前可以用匿名類(lèi)來(lái)減少。
Java API包含很多可以用不同行為進(jìn)行參數(shù)化的方法，包括排序、線程和GUI處理。

以上就是Java函數(shù)式編程之通過(guò)行為參數(shù)化傳遞代碼的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java行為參數(shù)化傳遞代碼的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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