编辑“︁Java Function接口”︁

{{Note|本教程适用于Java 8及以上版本。}}

= Java Function接口 =

'''Function接口'''是Java 8引入的[[函数式接口]]，位于`java.util.function`包中。它代表一个接受单一输入参数并返回结果的函数。在Lambda表达式和方法引用中广泛使用，是函数式编程的核心组件之一。

== 基本定义 ==
Function接口的泛型定义为：
<syntaxhighlight lang="java">
@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
    // 其他默认方法...
}
</syntaxhighlight>
其中：
* '''T'''：输入参数类型
* '''R'''：返回结果类型

== 核心方法 ==
=== apply() ===
主要抽象方法，执行函数逻辑：
<syntaxhighlight lang="java">
Function<String, Integer> lengthFunction = s -> s.length();
System.out.println(lengthFunction.apply("Hello")); // 输出：5
</syntaxhighlight>

=== compose() ===
先执行参数中的函数，再执行当前函数：
<syntaxhighlight lang="java">
Function<Integer, String> intToString = Object::toString;
Function<String, String> quote = s -> "'" + s + "'";

Function<Integer, String> quoteIntToString = quote.compose(intToString);
System.out.println(quoteIntToString.apply(123)); // 输出：'123'
</syntaxhighlight>

=== andThen() ===
先执行当前函数，再执行参数中的函数：
<syntaxhighlight lang="java">
Function<Integer, Integer> times2 = e -> e * 2;
Function<Integer, Integer> squared = e -> e * e;

Function<Integer, Integer> composed = times2.andThen(squared);
System.out.println(composed.apply(3)); // 输出：36 (3*2=6, 6²=36)
</syntaxhighlight>

== 特殊变体 ==
{| class="wikitable"
|+ Function接口变体
! 接口 !! 描述 !! 示例
|-
| '''IntFunction<R>''' || 接受int参数 || <code>IntFunction<String> f = i -> "Value: "+i;</code>
|-
| '''DoubleFunction<R>''' || 接受double参数 || <code>DoubleFunction<String> f = d -> "Value: "+d;</code>
|-
| '''ToIntFunction<T>''' || 返回int结果 || <code>ToIntFunction<String> f = String::length;</code>
|-
| '''BiFunction<T,U,R>''' || 接受两个参数 || <code>BiFunction<String,String,Integer> f = (s1,s2) -> s1.length()+s2.length();</code>
|}

== 实际应用案例 ==
=== 案例1：字符串处理流水线 ===
<syntaxhighlight lang="java">
Function<String, String> trim = String::trim;
Function<String, String> toUpper = String::toUpperCase;
Function<String, String> replaceVowels = s -> s.replaceAll("[aeiou]", "*");

Function<String, String> pipeline = trim.andThen(toUpper).andThen(replaceVowels);

System.out.println(pipeline.apply("  hello world  ")); 
// 输出：H*LL* W*RLD
</syntaxhighlight>

=== 案例2：数据转换器 ===
<mermaid>
flowchart LR
    A[原始数据] --> B(Function1: JSON解析)
    B --> C(Function2: 数据验证)
    C --> D(Function3: 转换为领域对象)
    D --> E[处理结果]
</mermaid>

<syntaxhighlight lang="java">
Function<String, Map<String,Object>> jsonParser = json -> { /* 解析逻辑 */ };
Function<Map<String,Object>, Boolean> validator = map -> { /* 验证逻辑 */ };
Function<Map<String,Object>, User> toUser = map -> new User(map);

Function<String, Optional<User>> conversionPipeline = jsonParser
    .andThen(validator)
    .andThen(toUser)
    .andThen(Optional::ofNullable);
</syntaxhighlight>

== 数学表示 ==
Function接口可以表示为数学函数：
<math>f: T \rightarrow R</math>

函数组合表示为：
<math>(f \circ g)(x) = f(g(x))</math>
对应代码中的`compose()`方法。

== 性能考虑 ==
* 简单Lambda表达式会被JIT内联优化
* 复杂函数链可能产生临时对象
* 对于原始类型，考虑使用`IntFunction`等变体避免装箱

== 最佳实践 ==
1. 保持函数纯净（无副作用）
2. 适当分解复杂函数链
3. 为业务意义的Function声明具名变量
4. 优先使用方法引用提高可读性
5. 注意空值处理（可结合Optional使用）

{{Warning|避免在Function中修改外部状态，这违反了函数式编程原则}}

== 进阶主题 ==
=== 柯里化(Currying) ===
将多参数函数转换为一系列单参数函数：
<syntaxhighlight lang="java">
Function<Integer, Function<Integer, Integer>> adder = a -> b -> a + b;
Function<Integer, Integer> add5 = adder.apply(5);
System.out.println(add5.apply(3)); // 输出：8
</syntaxhighlight>

=== 函数组合 ===
使用`compose()`和`andThen()`构建处理流水线：
<mermaid>
flowchart LR
    A --> B --> C --> D
</mermaid>

=== 与Stream API结合 ===
<syntaxhighlight lang="java">
List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
List<Integer> lengths = names.stream()
    .map(String::length)
    .collect(Collectors.toList());
// lengths = [5, 3, 7]
</syntaxhighlight>

== 常见问题 ==
{{Q&A
|question = Function和Predicate有什么区别？
|answer = Predicate是返回boolean的特殊Function，可视为<code>Function<T, Boolean></code>
}}
{{Q&A
|question = 什么时候应该使用BiFunction？
|answer = 当需要处理两个输入参数时使用，但考虑是否可分解为两个单参数函数的组合
}}

== 总结 ==
Function接口为Java带来了函数式编程能力，通过：
* 将行为参数化
* 支持函数组合
* 与Lambda表达式完美配合
掌握Function接口可以显著提高代码的表达力和模块化程度。

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[[Category:Java Lambda表达式]]