Java Function接口[编辑 | 编辑源代码]

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[编辑 | 编辑源代码]

Function接口的泛型定义为：

@FunctionalInterface
public interface Function<T, R> {
    R apply(T t);
    // 其他默认方法...
}

其中：

T：输入参数类型
R：返回结果类型

核心方法[编辑 | 编辑源代码]

apply()[编辑 | 编辑源代码]

主要抽象方法，执行函数逻辑：

Function<String, Integer> lengthFunction = s -> s.length();
System.out.println(lengthFunction.apply("Hello")); // 输出：5

compose()[编辑 | 编辑源代码]

先执行参数中的函数，再执行当前函数：

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'

andThen()[编辑 | 编辑源代码]

先执行当前函数，再执行参数中的函数：

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)

特殊变体[编辑 | 编辑源代码]

Function接口变体
接口	描述	示例
IntFunction<R>	接受int参数	`IntFunction<String> f = i -> "Value: "+i;`
DoubleFunction<R>	接受double参数	`DoubleFunction<String> f = d -> "Value: "+d;`
ToIntFunction<T>	返回int结果	`ToIntFunction<String> f = String::length;`
BiFunction<T,U,R>	接受两个参数	`BiFunction<String,String,Integer> f = (s1,s2) -> s1.length()+s2.length();`

实际应用案例[编辑 | 编辑源代码]

案例1：字符串处理流水线[编辑 | 编辑源代码]

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

案例2：数据转换器[编辑 | 编辑源代码]

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);

数学表示[编辑 | 编辑源代码]

Function接口可以表示为数学函数： $f : T \to R$

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

性能考虑[编辑 | 编辑源代码]

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[编辑 | 编辑源代码]

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）

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进阶主题[编辑 | 编辑源代码]

柯里化(Currying)[编辑 | 编辑源代码]

将多参数函数转换为一系列单参数函数：

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

函数组合[编辑 | 编辑源代码]

使用`compose()`和`andThen()`构建处理流水线：

与Stream API结合[编辑 | 编辑源代码]

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