Ekspresi Lambda dan Antarmuka Fungsional: Tip dan Praktik Terbaik

1. Ikhtisar

Sekarang Java 8 telah mencapai penggunaan yang luas, pola, dan praktik terbaik telah mulai muncul untuk beberapa fitur utamanya. Dalam tutorial ini, kita akan melihat lebih dekat ke antarmuka fungsional dan ekspresi lambda.

2. Lebih Memilih Antarmuka Fungsional Standar

Antarmuka fungsional, yang dikumpulkan dalam paket java.util.function , memenuhi sebagian besar kebutuhan pengembang dalam menyediakan tipe target untuk ekspresi lambda dan referensi metode. Masing-masing antarmuka ini bersifat umum dan abstrak, membuatnya mudah diadaptasi ke hampir semua ekspresi lambda. Pengembang harus menjelajahi paket ini sebelum membuat antarmuka fungsional baru.

Pertimbangkan antarmuka Foo :

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

dan metode add () di beberapa kelas UseFoo , yang menggunakan antarmuka ini sebagai parameter:

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

Untuk menjalankannya, Anda akan menulis:

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

Perhatikan lebih dekat dan Anda akan melihat bahwa Foo tidak lebih dari sebuah fungsi yang menerima satu argumen dan membuahkan hasil. Java 8 sudah menyediakan antarmuka seperti itu di Function dari paket java.util.function.

Sekarang kita dapat menghapus antarmuka Foo sepenuhnya dan mengubah kode kita menjadi:

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

Untuk menjalankan ini, kita dapat menulis:

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

3. Gunakan Anotasi @FunctionalInterface

Beri anotasi pada antarmuka fungsional Anda dengan @FunctionalInterface. Pada awalnya, anotasi ini sepertinya tidak berguna. Bahkan tanpa itu, antarmuka Anda akan diperlakukan sebagai fungsional asalkan hanya memiliki satu metode abstrak.

Tapi bayangkan proyek besar dengan beberapa antarmuka - sulit untuk mengontrol semuanya secara manual. Antarmuka, yang dirancang untuk berfungsi, dapat secara tidak sengaja diubah dengan menambahkan metode / metode abstrak lainnya, menjadikannya tidak dapat digunakan sebagai antarmuka fungsional.

Tetapi dengan menggunakan anotasi @FunctionalInterface , compiler akan memicu error sebagai tanggapan atas setiap upaya untuk merusak struktur antarmuka fungsional yang telah ditentukan. Ini juga merupakan alat yang sangat berguna untuk membuat arsitektur aplikasi Anda lebih mudah dipahami oleh pengembang lain.

Jadi, gunakan ini:

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

alih-alih hanya:

public interface Foo { String method(); }

4. Jangan Terlalu Banyak Menggunakan Metode Default dalam Antarmuka Fungsional

Kita dapat dengan mudah menambahkan metode default ke antarmuka fungsional. Ini dapat diterima oleh kontrak antarmuka fungsional selama hanya ada satu deklarasi metode abstrak:

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

Antarmuka fungsional dapat diperluas dengan antarmuka fungsional lain jika metode abstraknya memiliki tanda tangan yang sama.

Sebagai contoh:

@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() {} }

Sama seperti antarmuka biasa, memperluas antarmuka fungsional yang berbeda dengan metode default yang sama dapat menjadi masalah .

Misalnya, mari tambahkan metode defaultCommon () ke antarmuka Bar dan 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() {} }

Dalam kasus ini, kita akan mendapatkan kesalahan waktu kompilasi:

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

Untuk memperbaikinya, metode defaultCommon () harus diganti di antarmuka FooExtended . Kami tentu saja dapat memberikan implementasi kustom dari metode ini. Namun, kami juga dapat menggunakan kembali implementasi dari antarmuka induk :

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

Tapi kita harus hati-hati. Menambahkan terlalu banyak metode default ke antarmuka bukanlah keputusan arsitektur yang sangat baik. Ini harus dianggap sebagai kompromi, hanya untuk digunakan bila diperlukan, untuk meningkatkan antarmuka yang ada tanpa merusak kompatibilitas ke belakang.

5. Contoh Antarmuka Fungsional Dengan Ekspresi Lambda

Kompiler akan memungkinkan Anda menggunakan kelas dalam untuk membuat contoh antarmuka fungsional. Namun, ini dapat menyebabkan kode yang sangat bertele-tele. Anda harus memilih ekspresi lambda:

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

di atas kelas dalam:

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

Pendekatan ekspresi lambda dapat digunakan untuk semua antarmuka yang sesuai dari pustaka lama. Ini dapat digunakan untuk antarmuka seperti Runnable , Comparator , dan sebagainya. Namun, ini tidak berarti bahwa Anda harus meninjau seluruh basis kode lama Anda dan mengubah segalanya.

6. Hindari Metode Overloading Dengan Antarmuka Fungsional sebagai Parameter

Gunakan metode dengan nama berbeda untuk menghindari benturan; mari kita lihat contoh:

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 } }

Sekilas, ini tampak masuk akal. Tetapi setiap upaya untuk mengeksekusi salah satu metode ProcessorImpl :

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

diakhiri dengan kesalahan dengan pesan berikut:

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

Untuk mengatasi masalah ini, kami memiliki dua opsi. Yang pertama adalah menggunakan metode dengan nama berbeda:

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

Dalam tutorial ini, kami melihat beberapa praktik terbaik dan perangkap dalam ekspresi lambda dan antarmuka fungsional Java 8. Terlepas dari kegunaan dan kekuatan fitur-fitur baru ini, mereka hanyalah alat. Setiap pengembang harus memperhatikan saat menggunakannya.

Kode sumber lengkap untuk contoh tersedia dalam proyek GitHub ini - ini adalah proyek Maven dan Eclipse, sehingga dapat diimpor dan digunakan sebagaimana adanya.