掌握 Java 函数式接口高级技巧：Function、Consumer、Supplier 攻略

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掌握 Java 函数式接口高级技巧：Function、Consumer、Supplier 全攻略

很多开发者在使用 Function、Consumer、Supplier 时，通常停留在最基础的 map、forEach、get 上。但它们真正强大的地方，在于 函数式组合能力、延迟执行和设计模式中的应用。这些“被忽略的高级用法”可以让代码异常简洁、灵活和富有表达力。

本文将带你深入了解这三个接口的高级用法，并通过示例展示它们在实际开发中的应用场景。

1. Function<T, R>：不仅仅是 map

Function 的核心是 转换。它接受一个输入，产生一个输出。其高级用法主要围绕：

• 函数组合 (andThen / compose)
• 柯里化 (Currying)
• 策略模式中的应用

a) 函数组合 (Function Composition) – andThen & compose

这是 Function 最强大的特性。你可以将多个小的转换函数组合成一个复杂的管道，就像组装乐高积木一样。

• f.andThen(g)：先执行 f，再将 f 的结果作为 g 的输入，即 g(f(x))
• f.compose(g)：先执行 g，再将 g 的结果作为 f 的输入，即 f(g(x))

示例：字符串处理管道

Function<String, String> trim = String::trim; Function<String, String> toUpperCase = String::toUpperCase; Function<Integer, Function<String, String>> takeFirstNChars = n -> str -> str.substring(0, Math.min(n, str.length())); // 组合成转换管道：先trim，再转大写，最后取前5个字符 Function<String, String> cleanAndProcess = trim .andThen(toUpperCase) .andThen(takeFirstNChars.apply(5)); String result = cleanAndProcess.apply(" hello world "); // 输出 "HELLO" System.out.println(result); 

这种写法声明式地表达“做什么”，而非“怎么做”，代码清晰且易于维护。

b) 柯里化 (Currying)

柯里化是将一个多参数函数拆解成一系列单参数函数的技术，Function 天生支持这种方式。

// 普通二元函数 BiFunction<Integer, Integer, Integer> add = (a, b) -> a + b; // 柯里化版本 Function<Integer, Function<Integer, Integer>> curriedAdd = a -> b -> a + b; // 使用 Function<Integer, Integer> add5 = curriedAdd.apply(5); Integer sum = add5.apply(3); // 输出 8 

柯里化允许部分应用参数，创建更专用的函数，在配置、工厂方法或策略场景非常实用。

c) 策略模式 (Strategy Pattern) 应用

Function 可以直接替代传统策略接口，减少样板代码。

Function<String, Boolean> isNonEmpty = s -> s != null && !s.trim().isEmpty(); Function<String, Boolean> isEmail = s -> s != null && s.contains("@"); public void validate(String input, Function<String, Boolean> strategy) { System.out.println(strategy.apply(input) ? "Valid" : "Invalid"); } validate("hello", isNonEmpty); // Valid validate("", isEmail); // Valid 

这种方式清晰、简洁，并且易于扩展新的策略逻辑。

2. Consumer：不仅仅是 forEach

Consumer 的核心是 消费（有输入，无输出）。高级用法主要包括：

• 操作组合 (andThen)
• 异步回调

a) 操作组合 (Action Chaining)

Consumer 可以将多个消费操作串联，按顺序执行，非常适合事件处理或流水线操作。

Consumer<String> log = msg -> System.out.println("[LOG] " + msg); Consumer<String> notify = msg -> System.out.println("[EMAIL] Notifying: " + msg); Consumer<String> persist = msg -> System.out.println("[DB] Saving: " + msg); Consumer<String> processCompletedOrder = log.andThen(notify).andThen(persist); processCompletedOrder.accept("Order #12345"); 

输出顺序严格按照组合顺序：

[LOG] Order #12345 [EMAIL] Notifying: Order #12345 [DB] Saving: Order #12345 

b) 回调函数 (Callback)

Consumer 是定义异步回调或完成钩子的理想选择。

public void downloadFile(String url, Consumer<File> onSuccess, Consumer<Exception> onError) { new Thread(() -> { try { Thread.sleep(1000); onSuccess.accept(new File("downloaded.txt")); } catch (InterruptedException e) { onError.accept(e); } }).start(); } downloadFile( "http://example.com/file.txt", file -> System.out.println("File downloaded: " + file.getName()), error -> System.err.println("Download failed: " + error.getMessage()) ); 

这种模式非常适合异步任务、事件通知和回调处理。

3. Supplier：不仅仅是 get()

Supplier 的核心是 提供（无输入，有输出），其高级用法在于 延迟执行、缓存和桥接方法引用。

a) 延迟执行 (Lazy Evaluation)

避免不必要的计算，仅在需要时生成结果。

logger.log(Level.DEBUG, () -> "Expensive data: " + generateExpensiveData()); 

这里 Supplier 确保只有在 DEBUG 级别开启时才计算字符串，节省性能开销。

b) 延迟初始化与缓存

public class ExpensiveResource { private Supplier<ExpensiveObject> resourceSupplier = () -> createAndCacheResource(); private ExpensiveObject cachedResource; private synchronized ExpensiveObject createAndCacheResource() { if (cachedResource == null) { cachedResource = new ExpensiveObject(); } return cachedResource; } public ExpensiveObject getResource() { return resourceSupplier.get(); } } 

首次调用会初始化，后续直接返回缓存，典型的 Memoization 模式。

c) 工厂模式桥接

Map<String, Supplier<Service>> serviceFactory = new HashMap<>(); serviceFactory.put("db", DatabaseService::new); serviceFactory.put("api", ExternalApiService::new); serviceFactory.put("mock", MockService::getInstance); Service service = serviceFactory.get("db").get(); service.execute(); 

Supplier 允许你动态选择实现并延迟实例化，实现灵活解耦。

总结

核心思想

1. 一等公民：可传递、返回、赋值，实现行为参数化
2. 无副作用 & 纯函数：便于测试和推理
3. 声明式编程：描述“做什么”，而非“怎么做”，意图清晰

下次遇到复杂、多步骤的逻辑或大量样板代码时，思考如何用 Function、Consumer、Supplier 的组合来简化，通常会找到更优雅的解决方案。