在函數(shù)式編程中，Map和Fold是兩個(gè)非常有用的運(yùn)算符，它們屬于每種函數(shù)式語言。 如果Map和Fold運(yùn)算符是如此強(qiáng)大且必不可少，那么您如何解釋說即使Java編程語言缺少這兩個(gè)運(yùn)算符，我們也可以使用Java來完成工作？ 事實(shí)是，使用Java進(jìn)行編碼時(shí)，您已經(jīng)進(jìn)行了Map和Fold，只是每次都使用循環(huán)手動(dòng)進(jìn)行操作。

免責(zé)聲明：我不是函數(shù)式編程的參考，本文不過是一個(gè)簡短的介紹； FP愛好者可能不太喜歡它。

您已經(jīng)熟悉了

想象一下不含增值稅的數(shù)量的List <Double>。 我們希望將此列表轉(zhuǎn)換為包含增值稅的另一個(gè)相應(yīng)列表。 首先，我們定義一種將增值稅加到一個(gè)單一金額中的方法：

public double addVAT(double amount, double rate) {return amount * (1 + rate);}

現(xiàn)在讓我們將此方法應(yīng)用于列表中的每個(gè)金額：

public List<Double> addVAT(List<Double> amounts, double rate){final List<Double> amountsWithVAT = new ArrayList<Double>();for(double amount : amounts){amountsWithVAT.add(addVAT(amount, rate));}return amountsWithVAT; }

在這里，我們創(chuàng)建了另一個(gè)輸出列表，對(duì)于輸入列表的每個(gè)元素，我們對(duì)其應(yīng)用了addVAT（）方法，然后將結(jié)果存儲(chǔ)到大小完全相同的輸出列表中。 恭喜，正如我們剛剛手工完成的，在方法addVAT（）的輸入列表上有一個(gè)Map。 讓我們再做一次。

現(xiàn)在我們要使用貨幣匯率將每個(gè)金額轉(zhuǎn)換為另一種貨幣，因此我們需要一種新的方法：

公共double convertCurrency（double

public double convertCurrency(double amount, double currencyRate){return amount / currencyRate;}

現(xiàn)在，我們可以將此方法應(yīng)用于列表中的每個(gè)元素：

public List<Double> convertCurrency(List<Double> amounts, double currencyRate){final List<Double> amountsInCurrency = new ArrayList<Double>();for(double amount : amounts){amountsInCurrency.add(convertCurrency(amount, currencyRate));}return amountsInCurrency; }

注意，除了在步驟2處調(diào)用的方法外，兩種接受列表的方法是如何相似的：

創(chuàng)建一個(gè)輸出列表，

為輸入列表中的每個(gè)元素調(diào)用給定方法 ，并將結(jié)果存儲(chǔ)到輸出列表中

返回輸出列表。

您經(jīng)常在Java中執(zhí)行此操作，而這恰恰是Map運(yùn)算符：將給定方法someMethod （T）：T應(yīng)用于list <T>的每個(gè)元素，這將為您提供另一個(gè)相同大小的list <T>。

功能語言認(rèn)識(shí)到這種特殊需求（在集合的每個(gè)元素上應(yīng)用一種方法）非常普遍，因此他們將其直接封裝到內(nèi)置的Map運(yùn)算符中。 這樣，給定addVAT（double，double）方法，我們可以使用Map運(yùn)算符直接編寫如下代碼：

List amountsWithVAT = map (addVAT, amounts, rate)

是的，第一個(gè)參數(shù)是一個(gè)函數(shù)，因?yàn)楹瘮?shù)是函數(shù)語言中的一等公民，因此可以將它們作為參數(shù)傳遞。 與for循環(huán)相比，使用Map運(yùn)算符更簡潔，更不易出錯(cuò)，其意圖也更加明確，但是我們在Java中沒有它……

因此，這些示例的要點(diǎn)是，您已經(jīng)不熟悉甚至不知道函數(shù)式編程的關(guān)鍵概念：Map運(yùn)算符。

現(xiàn)在是Fold運(yùn)算符

回到金額列表，現(xiàn)在我們需要將總金額計(jì)算為每個(gè)金額的總和。 超級(jí)容易，讓我們循環(huán)執(zhí)行一下：

public double totalAmount(List<Double> amounts){double sum = 0;for(double amount : amounts){sum += amount;}return sum; }

基本上，我們只是在列表上進(jìn)行了折疊，使用函數(shù)“ + =”將每個(gè)元素折疊成一個(gè)元素，這里是一個(gè)遞增的數(shù)字，一次折疊一個(gè)。 這類似于Map運(yùn)算符，除了結(jié)果不是列表而是單個(gè)元素（標(biāo)量）。

這又是您通常用Java編寫的那種代碼，現(xiàn)在您已經(jīng)用功能語言為其命名：“ Fold ”或“ Reduce”。 Fold運(yùn)算符通常在函數(shù)式語言中是遞歸的，因此我們在此不再對(duì)其進(jìn)行描述。 但是，我們可以使用某種可變狀態(tài)在迭代之間累加結(jié)果，從而以迭代形式實(shí)現(xiàn)相同的目的。 在這種方法中，Fold采用一種內(nèi)部可變狀態(tài)的方法，該方法期望一個(gè)元素，例如someMethod（T），并將其反復(fù)應(yīng)用于輸入列表<T>中的每個(gè)元素，直到我們得到一個(gè)單個(gè)元素T，即折疊操作的結(jié)果。

與Fold一起使用的典型函數(shù)是求和，邏輯與和或，List.add（）或List.addAll（），StringBuilder.append（），max或min等。Fold的思維方式類似于SQL中的聚合函數(shù) 。

形狀思考

直觀地思考（帶有草率的圖片），Map接收一個(gè)大小為n的列表，并返回另一個(gè)大小相同的列表：

另一方面，Fold獲取大小為n的列表，并返回單個(gè)元素（標(biāo)量）：

您可能還記得我以前關(guān)于謂詞的文章 ，這些文章通常用于將集合過濾為元素較少的集合。 實(shí)際上，此過濾器運(yùn)算符是在大多數(shù)功能語言中補(bǔ)充Map和Fold的第三種標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算符。

Eclipse模板

由于Map和Fold很常見，因此有必要為它們創(chuàng)建Eclipse模板，例如Map：

在Java中更接近地圖和折疊

Map和Fold是期望函數(shù)作為參數(shù)的構(gòu)造，而在Java中，傳遞方法的唯一方法是將其包裝到接口中。

在Apache Commons Collections中，有兩個(gè)接口對(duì)于我們的需求特別有趣： Transformer （具有一個(gè)方法transform（T）：T ）和Closure （具有一個(gè)方法execute（T）：void） 。 類CollectionUtils提供了collect（Iterator，Transformer）方法（它基本上是Java集合的窮人Map運(yùn)算符）以及forAllDo（）方法，該方法可以使用閉包來模擬Fold運(yùn)算符。

使用Google Guava， Iterables類提供了靜態(tài)方法transform（Iterable，Function） ，該方法基本上是Map運(yùn)算符。

List<Double> exVat = Arrays.asList(new Double[] { 99., 127., 35. });Iterable<Double> incVat = Iterables.transform(exVat, new Function<Double, Double>() {public Double apply(Double exVat) {return exVat * (1.196);}});System.out.println(incVat); //print [118.404, 151.892, 41.86]

類似的變換（）方法，也可在類解釋為解釋和地圖為地圖。

要在Java中模擬Fold運(yùn)算符，可以使用Closure接口，例如Apache Commons Collection中的Closure接口，僅使用一個(gè)帶有一個(gè)參數(shù)的單一方法，因此您必須在內(nèi)部保留當(dāng)前的-mutable-狀態(tài)，就像'+ =確實(shí)。

不幸的是，盡管Guava中沒有Fold，盡管它經(jīng)常被要求提供 ，甚至沒有類似閉包的函數(shù)，但是創(chuàng)建自己的函數(shù)并不難，例如，您可以使用以下方法實(shí)現(xiàn)上述總計(jì)：

// the closure interface with same input/output type public interface Closure<T> {T execute(T value); }// an example of a concrete closure public class SummingClosure implements Closure<Double> {private double sum = 0;public Double execute(Double amount) {sum += amount; // apply '+=' operatorreturn sum; // return current accumulated value} }// the poor man Fold operator public final static <T> T foreach(Iterable<T> list, Closure<T> closure) {T result = null;for (T t : list) {result = closure.execute(t);}return result; }@Test // example of use public void testFold() throws Exception {SummingClosure closure = new SummingClosure();List<Double> exVat = Arrays.asList(new Double[] { 99., 127., 35. });Double result = foreach(exVat, closure);System.out.println(result); // print 261.0 }

不僅用于收藏：可折疊在樹木和其他建筑物上

Map and Fold的功能不僅限于簡單的集合，還可以擴(kuò)展到任何可導(dǎo)航的結(jié)構(gòu)，尤其是樹和圖。

想象一棵使用節(jié)點(diǎn)類及其子節(jié)點(diǎn)的樹。 將深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索（DFS和BFS）編碼為兩個(gè)接受Closure作為單個(gè)參數(shù)的通用方法，可能是一個(gè)好主意：

public class Node ...{...public void dfs(Closure closure){...}public void bfs(Closure closure){...} }

我過去經(jīng)常使用這種技術(shù)，我可以說它可以大大減少類的大小，僅使用一種通用方法，而不是許多看起來相似的方法（每個(gè)方法都會(huì)重做自己的樹遍歷）。 更重要的是，可以使用模擬閉包對(duì)遍歷本身進(jìn)行單元測試。 每個(gè)封蓋也可以獨(dú)立進(jìn)行單元測試，所有這些都使您的生活變得更加簡單。

訪客模式可以實(shí)現(xiàn)非常相似的想法，您可能已經(jīng)很熟悉。 我在我的代碼和其他幾個(gè)團(tuán)隊(duì)的代碼中多次看到，Visitor非常適合在遍歷數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)期間累積狀態(tài)。 在這種情況下，Visitor只是閉合中傳遞給折疊的一種特殊情況。

Map-Reduce上的一個(gè)字

您可能聽說過Map-Reduce模式，是的，其中的“ Map”和“ Reduce”一詞指的是我們剛剛看到的相同的函數(shù)運(yùn)算符Map和Fold（也稱為Reduce）。 即使實(shí)際應(yīng)用更加復(fù)雜，也很容易注意到Map 令人尷尬地是并行的，這對(duì)并行計(jì)算有很大幫助。

參考： 與我們的JCG合作伙伴一起 在您的日常Java中使用Map和Fold進(jìn)行函數(shù)式編程的思考 ? Cyrille Martraire 博客上的Cyrille Martraire 。

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2012/03/functional-programming-with-map-and.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java中使用Map and Fold进行功能性编程的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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