减少 Java 8 中的一元运算符列表

Question

在 Java 8 中减少 UnaryOperator 列表直到它们代表一个我可以调用 apply 的 UnaryOperator 的首选方法是什么？ 例如我有以下

interface MyFilter extends UnaryOperator<MyObject>{};

public MyObject filterIt(List<MyFilter> filters,MyObject obj){
Optional<MyFilter> mf = filters
                           .stream()
                           .reduce( (f1,f2)->(MyFilter)f1.andThen(f2));

return mf.map(f->f.apply(obj)).orElse(obj);

}

但是这段代码在(MyFilter)f1.andThen(f2) 处抛出了一个ClassCastException。 好想要这段代码最后的效果：

MyObject o = obj;
for(MyFilter f:filters){
  o = f.apply(o);
}
return o;

但我也很好奇我们如何使用compose 或andThen 将一组函数简化为一个函数。

Answer 1

使用compose 或andThen 的问题在于它们内置在Function 接口中，并且它们返回的函数的类型（编译时和运行时类型）是Function 和不是UnaryOperator 或您定义的子接口。例如，假设我们有

UnaryOperator<String> a = s -> s + "bar";
UnaryOperator<String> b = s -> s + s;

有人可能认为我们可以写

UnaryOperator<String> c = a.compose(b);

但这不起作用！相反，一个人必须写

Function<String, String> c = a.compose(b);

为此，UnaryOperator 必须提供 andThen 和 compose 的协变覆盖。 （可以说这是 API 中的一个错误。）你会在你的子接口中做同样的事情。或者，手动写出 lambda 也很简单。例如，

interface MyOperator extends UnaryOperator<String> { }

public static void main(String[] args) {
    List<MyOperator> list =
        Arrays.asList(s -> s + "bar",
                      s -> "[" + s + "]",
                      s -> s + s);

    MyOperator composite =
        list.stream()
            .reduce(s -> s, (a, b) -> s -> b.apply(a.apply(s)));

    System.out.println(composite.apply("foo"));
}

这会打印出[foobar][foobar]。请注意，我使用了reduce 的双参数形式，以避免不得不处理Optional。

或者，如果您经常进行函数组合，您可以在自己的界面中重新实现所需的方法。这不是太难。这些基于java.util.Function 中的实现，但我在此示例中使用的具体String 类型代替了泛型。

interface MyOperator extends UnaryOperator<String> {
    static MyOperator identity() {
        return s -> s;
    }

    default MyOperator andThen(MyOperator after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return s -> after.apply(this.apply(s));
    }

    default MyOperator compose(MyOperator before) {
        Objects.requireNonNull(before);
        return s -> this.apply(before.apply(s));
    }
}

这将按如下方式使用：

MyOperator composite =
    list.stream()
        .reduce(MyOperator.identity(), (a, b) -> a.andThen(b));

我猜，是否为了编写 andThen 而不是嵌套的 lambda 而增大接口是个人喜好问题。

Answer 2

MyFilter 从Function 继承方法andThen，因此返回类型为Function，不能转换为MyFilter。但由于它具有所需的函数签名，您可以使用 lambda 或方法引用创建 MyFilter 实例。

例如将(f1,f2)->(MyFilter)f1.andThen(f2) 更改为(f1,f2)-> f1.andThen(f2)::apply。

通过此更改，整个方法如下所示：

public static MyObject filterIt(List<MyFilter> filters, MyObject obj) {
    Optional<MyFilter> mf =
      filters.stream().reduce( (f1,f2)-> f1.andThen(f2)::apply);
    return mf.map(f->f.apply(obj)).orElse(obj);
}

但您应该重新考虑您的设计。没有必要让结果函数成为MyFilter的实例，事实上，即使输入也可以放宽以接受不仅仅是List<MyFilter>：

// will accept List<MyFilter> as input
public static MyObject filterIt(
 List<? extends Function<MyObject,MyObject>> filters, MyObject obj) {
   List<Function<MyObject,MyObject>> l=Collections.unmodifiableList(filters);
   Optional<Function<MyObject,MyObject>> mf=l.stream().reduce(Function::andThen);
   return mf.orElse(Function.identity()).apply(obj);
}

或者，使用 Stuart Marks 的提示来摆脱 Optional：

// will accept List<MyFilter> as input
public static MyObject filterIt(
  List<? extends Function<MyObject,MyObject>> filters,MyObject obj) {
    List<Function<MyObject,MyObject>> l=Collections.unmodifiableList(filters);
    return l.stream().reduce(Function.identity(), Function::andThen).apply(obj);
}

---

为了完整起见，您也可以将MyFilters 链接到一个流上，而不是编写一个新函数：

public static MyObject filterIt2(List<MyFilter> filters,MyObject obj) {
    Stream<MyObject> s=Stream.of(obj);
    for(MyFilter f: filters) s=s.map(f);
    return s.findAny().get();
}

Answer 3

通过在抽象方法上使用方法引用语法，可以将一个函数式接口转换为另一个函数式接口。

import java.util.function.UnaryOperator;
import java.util.stream.Stream;

public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<UnaryOperator<String>> stringMappers = Stream.of(
                s -> s + "bar",
                s -> "[" + s + "]",
                s -> s + s
        );
        UnaryOperator<String> f = stringMappers.reduce(
                s -> s,
                (a, b) -> a.andThen(b)::apply
        );
        System.out.println(f.apply("foo"));
    }
}

Answer 4

您可以在减少之前对Function<?, ?> 进行强制转换：

interface MyFilter extends UnaryOperator<MyObject>{};

Function<MyObject, MyObject> mf = filters.stream()
    .map(f -> (Function<MyObject, MyObject>) f)
    .reduce(Function.identity(), Function::compose);

这让您可以使用Function.identity() 和Function::compose 方法，避免在您的界面中重新实现它们（就像Stuart Marks 建议的那样）。

演员阵容总是安全的，因为它向上/扩大。

Answer 5

简短回答：不要使用接口UnaryOperator<T>，而是使用Function<T, T>。如果您这样做，则 compose 和 andThen 方法将按预期工作。