Espressioni Lambda e interfacce funzionali: suggerimenti e best practice

1. Panoramica

Ora che Java 8 ha raggiunto un ampio utilizzo, i modelli e le migliori pratiche hanno iniziato a emergere per alcune delle sue caratteristiche principali. In questo tutorial, daremo uno sguardo più da vicino alle interfacce funzionali e alle espressioni lambda.

2. Preferire interfacce funzionali standard

Le interfacce funzionali, raccolte nel pacchetto java.util.function , soddisfano le esigenze della maggior parte degli sviluppatori nel fornire tipi di destinazione per espressioni lambda e riferimenti a metodi. Ciascuna di queste interfacce è generale e astratta, il che le rende facili da adattare a quasi tutte le espressioni lambda. Gli sviluppatori dovrebbero esplorare questo pacchetto prima di creare nuove interfacce funzionali.

Considera un'interfaccia Foo :

@FunctionalInterface public interface Foo { String method(String string); }

e un metodo add () in una classe UseFoo , che prende questa interfaccia come parametro:

public String add(String string, Foo foo) { return foo.method(string); }

Per eseguirlo, dovresti scrivere:

Foo foo = parameter -> parameter + " from lambda"; String result = useFoo.add("Message ", foo);

Guarda più da vicino e vedrai che Foo non è altro che una funzione che accetta un argomento e produce un risultato. Java 8 fornisce già tale interfaccia in Function dal pacchetto java.util.function.

Ora possiamo rimuovere completamente l' interfaccia Foo e cambiare il nostro codice in:

public String add(String string, Function fn) { return fn.apply(string); }

Per eseguire ciò, possiamo scrivere:

Function fn = parameter -> parameter + " from lambda"; String result = useFoo.add("Message ", fn);

3. Utilizzare l' annotazione @FunctionalInterface

Annota le tue interfacce funzionali con @FunctionalInterface. All'inizio, questa annotazione sembra essere inutile. Anche senza di essa, la tua interfaccia sarà considerata funzionale fintanto che ha un solo metodo astratto.

Ma immagina un grande progetto con diverse interfacce: è difficile controllare tutto manualmente. Un'interfaccia, progettata per essere funzionale, potrebbe essere accidentalmente modificata aggiungendo altri metodi / metodi astratti, rendendola inutilizzabile come interfaccia funzionale.

Ma utilizzando l' annotazione @FunctionalInterface , il compilatore attiverà un errore in risposta a qualsiasi tentativo di rompere la struttura predefinita di un'interfaccia funzionale. È anche uno strumento molto utile per rendere l'architettura dell'applicazione più facile da capire per gli altri sviluppatori.

Quindi, usa questo:

@FunctionalInterface public interface Foo { String method(); }

invece di solo:

public interface Foo { String method(); }

4. Non abusare dei metodi predefiniti nelle interfacce funzionali

Possiamo facilmente aggiungere metodi predefiniti all'interfaccia funzionale. Questo è accettabile per il contratto dell'interfaccia funzionale purché vi sia una sola dichiarazione di metodo astratto:

@FunctionalInterface public interface Foo { String method(String string); default void defaultMethod() {} }

Le interfacce funzionali possono essere estese da altre interfacce funzionali se i loro metodi astratti hanno la stessa firma.

Per esempio:

@FunctionalInterface public interface FooExtended extends Baz, Bar {} @FunctionalInterface public interface Baz { String method(String string); default String defaultBaz() {} } @FunctionalInterface public interface Bar { String method(String string); default String defaultBar() {} }

Proprio come con le interfacce normali, l' estensione di interfacce funzionali diverse con lo stesso metodo predefinito può essere problematico .

Ad esempio, aggiungiamo il metodo defaultCommon () alle interfacce Bar e Baz :

@FunctionalInterface public interface Baz { String method(String string); default String defaultBaz() {} default String defaultCommon(){} } @FunctionalInterface public interface Bar { String method(String string); default String defaultBar() {} default String defaultCommon() {} }

In questo caso, riceveremo un errore in fase di compilazione:

interface FooExtended inherits unrelated defaults for defaultCommon() from types Baz and Bar...

Per risolvere questo problema, il metodo defaultCommon () dovrebbe essere sovrascritto nell'interfaccia FooExtended . Possiamo, ovviamente, fornire un'implementazione personalizzata di questo metodo. Tuttavia, possiamo anche riutilizzare l'implementazione dall'interfaccia padre :

@FunctionalInterface public interface FooExtended extends Baz, Bar { @Override default String defaultCommon() { return Bar.super.defaultCommon(); } }

Ma dobbiamo stare attenti. L'aggiunta di troppi metodi predefiniti all'interfaccia non è una decisione architettonica molto buona. Questo dovrebbe essere considerato come un compromesso, da utilizzare solo quando necessario, per aggiornare le interfacce esistenti senza interrompere la compatibilità con le versioni precedenti.

5. Istanziare interfacce funzionali con espressioni Lambda

Il compilatore ti consentirà di utilizzare una classe interna per istanziare un'interfaccia funzionale. Tuttavia, questo può portare a codice molto dettagliato. Dovresti preferire le espressioni lambda:

Foo foo = parameter -> parameter + " from Foo";

su una classe interna:

Foo fooByIC = new Foo() { @Override public String method(String string) { return string + " from Foo"; } }; 

L'approccio dell'espressione lambda può essere utilizzato per qualsiasi interfaccia adatta da vecchie librerie. È utilizzabile per interfacce come Runnable , Comparator e così via. Tuttavia, questo non significa che dovresti rivedere tutta la tua vecchia base di codice e cambiare tutto.

6. Evitare di sovraccaricare i metodi con interfacce funzionali come parametri

Utilizzare metodi con nomi diversi per evitare collisioni; diamo un'occhiata a un esempio:

public interface Processor { String process(Callable c) throws Exception; String process(Supplier s); } public class ProcessorImpl implements Processor { @Override public String process(Callable c) throws Exception { // implementation details } @Override public String process(Supplier s) { // implementation details } }

A prima vista, questo sembra ragionevole. Ma qualsiasi tentativo di eseguire uno dei metodi di ProcessorImpl :

String result = processor.process(() -> "abc");

termina con un errore con il seguente messaggio:

reference to process is ambiguous both method process(java.util.concurrent.Callable) in com.baeldung.java8.lambda.tips.ProcessorImpl and method process(java.util.function.Supplier) in com.baeldung.java8.lambda.tips.ProcessorImpl match

Per risolvere questo problema, abbiamo due opzioni. Il primo è usare metodi con nomi diversi:

String processWithCallable(Callable c) throws Exception; String processWithSupplier(Supplier s);

The second is to perform casting manually. This is not preferred.

String result = processor.process((Supplier) () -> "abc");

7. Don’t Treat Lambda Expressions as Inner Classes

Despite our previous example, where we essentially substituted inner class by a lambda expression, the two concepts are different in an important way: scope.

When you use an inner class, it creates a new scope. You can hide local variables from the enclosing scope by instantiating new local variables with the same names. You can also use the keyword this inside your inner class as a reference to its instance.

However, lambda expressions work with enclosing scope. You can’t hide variables from the enclosing scope inside the lambda’s body. In this case, the keyword this is a reference to an enclosing instance.

For example, in the class UseFoo you have an instance variable value:

private String value = "Enclosing scope value";

Then in some method of this class place the following code and execute this method.

public String scopeExperiment() { Foo fooIC = new Foo() { String value = "Inner class value"; @Override public String method(String string) { return this.value; } }; String resultIC = fooIC.method(""); Foo fooLambda = parameter -> { String value = "Lambda value"; return this.value; }; String resultLambda = fooLambda.method(""); return "Results: resultIC = " + resultIC + ", resultLambda = " + resultLambda; }

If you execute the scopeExperiment() method, you will get the following result: Results: resultIC = Inner class value, resultLambda = Enclosing scope value

As you can see, by calling this.value in IC, you can access a local variable from its instance. But in the case of the lambda, this.value call gives you access to the variable value which is defined in the UseFoo class, but not to the variable value defined inside the lambda's body.

8. Keep Lambda Expressions Short and Self-explanatory

If possible, use one line constructions instead of a large block of code. Remember lambdas should be anexpression, not a narrative. Despite its concise syntax, lambdas should precisely express the functionality they provide.

This is mainly stylistic advice, as performance will not change drastically. In general, however, it is much easier to understand and to work with such code.

This can be achieved in many ways – let's have a closer look.

8.1. Avoid Blocks of Code in Lambda's Body

In an ideal situation, lambdas should be written in one line of code. With this approach, the lambda is a self-explanatory construction, which declares what action should be executed with what data (in the case of lambdas with parameters).

If you have a large block of code, the lambda's functionality is not immediately clear.

With this in mind, do the following:

Foo foo = parameter -> buildString(parameter);
private String buildString(String parameter) { String result = "Something " + parameter; //many lines of code return result; }

instead of:

Foo foo = parameter -> { String result = "Something " + parameter; //many lines of code return result; };

However, please don't use this “one-line lambda” rule as dogma. If you have two or three lines in lambda's definition, it may not be valuable to extract that code into another method.

8.2. Avoid Specifying Parameter Types

A compiler in most cases is able to resolve the type of lambda parameters with the help of type inference. Therefore, adding a type to the parameters is optional and can be omitted.

Do this:

(a, b) -> a.toLowerCase() + b.toLowerCase();

instead of this:

(String a, String b) -> a.toLowerCase() + b.toLowerCase();

8.3. Avoid Parentheses Around a Single Parameter

Lambda syntax requires parentheses only around more than one parameter or when there is no parameter at all. That is why it is safe to make your code a little bit shorter and to exclude parentheses when there is only one parameter.

So, do this:

a -> a.toLowerCase();

instead of this:

(a) -> a.toLowerCase();

8.4. Avoid Return Statement and Braces

Braces and return statements are optional in one-line lambda bodies. This means, that they can be omitted for clarity and conciseness.

Do this:

a -> a.toLowerCase();

instead of this:

a -> {return a.toLowerCase()};

8.5. Use Method References

Very often, even in our previous examples, lambda expressions just call methods which are already implemented elsewhere. In this situation, it is very useful to use another Java 8 feature: method references.

So, the lambda expression:

a -> a.toLowerCase();

could be substituted by:

String::toLowerCase;

This is not always shorter, but it makes the code more readable.

9. Use “Effectively Final” Variables

Accessing a non-final variable inside lambda expressions will cause the compile-time error. But it doesn’t mean that you should mark every target variable as final.

According to the “effectively final” concept, a compiler treats every variable as final, as long as it is assigned only once.

It is safe to use such variables inside lambdas because the compiler will control their state and trigger a compile-time error immediately after any attempt to change them.

For example, the following code will not compile:

public void method() { String localVariable = "Local"; Foo foo = parameter -> { String localVariable = parameter; return localVariable; }; }

The compiler will inform you that:

Variable 'localVariable' is already defined in the scope.

This approach should simplify the process of making lambda execution thread-safe.

10. Protect Object Variables from Mutation

One of the main purposes of lambdas is use in parallel computing – which means that they're really helpful when it comes to thread-safety.

The “effectively final” paradigm helps a lot here, but not in every case. Lambdas can't change a value of an object from enclosing scope. But in the case of mutable object variables, a state could be changed inside lambda expressions.

Consider the following code:

int[] total = new int[1]; Runnable r = () -> total[0]++; r.run();

This code is legal, as total variable remains “effectively final”. But will the object it references to have the same state after execution of the lambda? No!

Keep this example as a reminder to avoid code that can cause unexpected mutations.

11. Conclusion

In questo tutorial, abbiamo visto alcune best practice e insidie ​​nelle espressioni lambda e nelle interfacce funzionali di Java 8. Nonostante l'utilità e la potenza di queste nuove funzionalità, sono solo strumenti. Ogni sviluppatore dovrebbe prestare attenzione durante l'utilizzo.

Il codice sorgente completo per l'esempio è disponibile in questo progetto GitHub - questo è un progetto Maven ed Eclipse, quindi può essere importato e utilizzato così com'è.