[Java] functional interface 分类

functional interface 分类

Java 中有个特殊的注解 @FunctionalInterface，JDK 中的一些接口带有这个注解，例如

• Runnable
• Function
• Consumer
• Supplier
• Predicate

这些接口有什么区别呢？本文会讨论这个问题。

什么是 functional interface？

在 @FunctionalInterface 的源代码中，可以看到它的 javadoc。 其内容如下图所示 ⬇️

其中有几个要点

• @FunctionalInterface 用于表明一个接口是 functional interface
• 一个 functional interface 恰有 一个 抽象方法
• 如果一个接口恰有一个抽象方法，那么编译器会将其当作 functional interface 来处理（不管这个接口是否被 @FunctionalInterface 注解修饰）

常见 functional interface 的分类

基础分类

JDK 中有一些接口带有 @FunctionalInterface 注解，它们的区别是什么呢？ 如上文所述，每个 functional interface 恰有一个抽象方法。 我们从以下两个角度来查看各个接口的特点

• 抽象方法的参数的个数
• 抽象方法是否有返回值

例如对 Runnable， Function，Consumer，Supplier 这四个接口，我们可以进行如下的分类。

参数个数	有返回值吗	接口	代码	抽象方法
0	❌	java.lang.Runnable	Runnable.java	void run()
0	✅	java.util.function.Supplier<T>	Supplier.java	T get()
1	❌	java.util.function.Consumer<T>	Consumer.java	void accept(T t)
1	✅	java.util.function.Function<T, R>	Function.java	R apply(T t)

如果忽略掉抽象方法的名称的差异，上表中的 4 个接口的差异仅仅在于参数个数以及是否有返回值。

可以简单将它们概括如下 （例如 Runnable 中的抽象方法的入参是 0 个，没有返回值）⬇️

• $R\; u\; n\; n\; a\; b\; l\; e\; :\; (\; )\; \to \; v\; o\; i\; d\; Runnable:\; ()\; \backslash rightarrow\; void$Runnable:()→void
• $S\; u\; p\; p\; l\; i\; e\; r\; :\; (\; )\; \to \; T\; Supplier:\; ()\; \backslash rightarrow\; T$Supplier:()→T
• $C\; o\; n\; s\; u\; m\; e\; r\; :\; T\; \to \; v\; o\; i\; d\; Consumer:\; T\; \backslash rightarrow\; void$Consumer:T→void
• $F\; u\; n\; c\; t\; i\; o\; n\; :\; T\; \to \; R\; Function:\; T\; \backslash rightarrow\; R$Function:T→R

用于支持原始类型的 functional interface

在此基础上，可以再看其他的 functional interface。 对 Predicate.java 而言，这个接口中的 test(T t) 方法，入参的个数是 1，返回值是 boolean 类型，它和 java.util.function.Function 接口有些相似，两者的差异如下表所示 ⬇️

接口	抽象方法	返回值类型
java.util.function.Function<T, R>	R apply(T t)	R （是引用类型）
java.util.function.Predicate<T>	boolean test(T t)	boolean （是原始类型）

由于 Function，Consumer，Supplier 这三个接口都涉及泛型，所以如果用它们来处理 int/long/double 之类的原始类型，会触发装箱/拆箱操作，这样效率较低，于是 JDK 中又提供了不需要拆箱/装箱操作的，适用于 int/long/double 等原始类型的 functional interface。

以 int 为例，列举相关 functional interface

以 int 为例，Function，Consumer，Supplier 的对应版本分别如下（为了方便做对比，普通的 Function，Consumer，Supplier 也列在下表里了） ⬇️

接口	代码	抽象方法	类型转化	可以避免 int 和 Integer 之间的装箱/拆箱操作吗？
java.util.function.Function<T, R>	Function.java	R apply(T t)	$(\; T\; )\; \to \; R\; (T)\{\backslash rightarrow\}R$(T)→R	❌
java.util.function.IntFunction	IntFunction.java	R apply(int value)	$(\; i\; n\; t\; )\; \to \; R\; (int)\{\backslash rightarrow\}R$(int)→R	✅
java.util.function.ToIntFunction<T>	ToIntFunction.java	int applyAsInt(T value)	$(\; T\; )\; \to \; i\; n\; t\; (T)\{\backslash rightarrow\}int$(T)→int	✅
java.util.function.IntUnaryOperator	IntUnaryOperator.java	int applyAsInt(int operand)	$(\; i\; n\; t\; )\; \to \; i\; n\; t\; (int)\{\backslash rightarrow\}int$(int)→int	✅
java.util.function.Consumer<T>	Consumer.java	void accept(T t)	$(\; T\; )\; \to \; v\; o\; i\; d\; (T)\{\backslash rightarrow\}void$(T)→void	❌
java.util.function.IntConsumer	IntConsumer.java	void accept(int value)	$(\; i\; n\; t\; )\; \to \; v\; o\; i\; d\; (int)\{\backslash rightarrow\}void$(int)→void	✅
java.util.function.Supplier<T>	Supplier.java	T get()	$(\; )\; \to \; T\; ()\{\backslash rightarrow\}T$()→T	❌
java.util.function.IntSupplier	IntSupplier.java	int getAsInt()	$(\; )\; \to \; i\; n\; t\; ()\{\backslash rightarrow\}int$()→int	✅

用于支持不同数量的参数的 functional interface

有时候，我们需要处理不止一个入参，那么上面提到的 functional interface 就都不太方便，而 JDK 里提供了可以处理 2 个入参的 functional interface （如果参数个数多于 2， 可以通过反复应用这些处理 2 个入参的 functional interface 来完成目标）。 当入参个数为 2 时，Function，Consumer 对应的接口列举如下（为了方便做对比，普通的 Function，Consumer 也列在下表里了）⬇️

接口	代码	抽象方法	入参个数
java.util.function.Function<T, R>	Function.java	R apply(T t)	1
java.util.function.BiFunction<T, U, R>	BiFunction.java	R apply(T t, U u)	2
java.util.function.Consumer<T>	Consumer.java	void accept(T t)	1
java.util.function.BiConsumer<T, U>	BiConsumer.java	void accept(T t, U u)	2

注意，由于 java 中不支持返回多个值，所以没有 BiSupplier 这种接口。