Kamil Lolo

https://klolo.github.io

programista

projektant

scrum master

technical leader

trener

devops

administrator

Java

javascript

https://kariera.comarch.pl/oferty-pracy/

http://sdacademy.pl/

O czym będzie mowa?

lambda

anonymous class

method reference

effective final

functional interface

Stream

filter

map

flatMap

peek

Intellij

parallel

collect

Predicate

Consumer

Function

primitive stream

terminal operator

intermediate operator

byte code

Wyrażenia lambda

wszystko o czym powinieneś wiedzieć

Single abstract method interface

na pewno używaliście jakiegoś interfejsu z tylko jedną metodą abstrakcyjną, przykładowo: Runnable, Callable, Comparator
problem klas anonimowych
boilerplate
czy kompilator nie może domyślić się pewnych rzeczy na nas?

    public static void main(String... args) {
        List<String> names = Arrays.asList("Mateusz", "Zosia", "Ania");

        names.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(final String s1, final String s2) {
                return s1.compareTo(s2);
            }
        });
    }

    public interface Comparator<T> {
        int compare(T o1, T o2);
    }

Nadmiarowe informacje w implementacji tej klasy

    public static void main(String... args) {
        List<String> names = Arrays.asList("Mateusz", "Zosia", "Ania");

        names.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(final String s1, final String s2) {
                return s1.compareTo(s2);
            }
        });
    }

    public interface Comparator<T> {
        int compare(T o1, T o2);
    }

lista zawiera obiekty typu string

i tylko takie mogę tutaj sortować

dostaje dwa parametry typu T

zwracam int

jedyna ważna linijka

Co zostanie kiedy je usuniemy?

  Comparator<String> comparator = new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(final String s1, final String s2) {
                return s1.compareTo(s2);
            }
        };

Comparator<String> comparator = (s1, s2) { return s1.compareTo(s2); }

Comparator<String> comparator = (s1, s2) -> s1.compareTo(s2);

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla klasy anonimowej?

public class Main {
  public Main();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: new           #2                  // class Main$1
       3: dup
       4: invokespecial #3                  // Method Main$1."<init>":()V
       7: astore_1
       8: return
}

final class Main$1 implements java.util.Comparator<java.lang.String> {
  Main$1();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public int compare(java.lang.String, java.lang.String);
    Code:
       0: aload_1
       1: aload_2
       2: invokevirtual #2                  // Method java/lang/String.compareTo:(Ljava/lang/String;)I
       5: ireturn

  public int compare(java.lang.Object, java.lang.Object);
    Code:
       0: aload_0
       1: aload_1
       2: checkcast     #3                  // class java/lang/String
       5: aload_2
       6: checkcast     #3                  // class java/lang/String
       9: invokevirtual #4                  // Method compare:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I
      12: ireturn
}

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla klasy anonimowej?

Na poziomie byte code dostepne są instrukcje:

```
invokestatic
```
```
invokevirtual
```
```
invokeinterface
```
```
invokespecial
```

Klasa anonimowa kompilowana jest do osobnego pliku
Classloader odpowiada za wczytanie tej klasy podczas startu programu
Dużo klas anonimowych = dużo klas do wczytania i trzymania w pamięci

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla wyrażenia lambda?

  void printElements(java.util.List<java.lang.String>);
    Code:
       0: aload_1
       1: getstatic     #2       // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       4: dup                    // *duplicate the value on top of the stack
       5: invokevirtual #3       // Method java/lang/Object.getClass:()Ljava/lang/Class;
       8: pop                    // *discard the top value on the stack

       9: invokedynamic #4,  0   // InvokeDynamic #0:accept:(Ljava/io/PrintStream;)Ljava/util/function/Consumer;

      14: invokeinterface #5, 2  // InterfaceMethod java/util/List.forEach:(Ljava/util/function/Consumer;)V
      19: return

invokedynamic pozwala na natywne wywoływanie metod pozbawionych informacji o typach argumentów
Instrukcja powstała z myślą o dynamicznie typowanych językach jvm, w celu pozbycia się z nich powolnej refleksji
Wykorzystywana w JRuby, Nashorn

// 2
void printElements(List<String> strings) {
    strings.forEach(System.out::println);
}

// 1
void printElements(List<String> strings) { 
    strings.forEach(new Consumer<String>() {
        @Override
        public void accept(String s) {
            System.out.println(s);
        }
    });
}

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla wyrażenia lambda?

BootstrapMethods:
  0: #35 invokestatic java/lang/invoke/LambdaMetafactory.metafactory:
        (Ljava/lang/invoke/MethodHandles$Lookup;Ljava/lang/String;
         Ljava/lang/invoke/MethodType;Ljava/lang/invoke/MethodType;
         Ljava/lang/invoke/MethodHandle;Ljava/lang/invoke/MethodType;) Ljava/lang/invoke/CallSite;
    Method arguments:
      #36 (Ljava/lang/Object;)V
      #37 invokestatic Main.lambda$main$0:(Ljava/lang/String;)V
      #38 (Ljava/lang/String;)V

private static void lambda$1(String item){ //generated by Java compiler
  System.out.println(item);
}

private static CallSite bootstrapLambda(Lookup lookup, String name, MethodType type){ //
  // lookup = provided by VM
  // name = "lambda$1", provided by VM
  // type = String -> void
  MethodHandle lambdaImplementation = lookup.findStatic(lookup.lookupClass(), name, type); 
  return LambdaMetafactory.metafactory(lookup, "accept", 
    //signature of lambda factory
    MethodType.methodType(Consumer.class), 
    //signature of method Consumer.accept after type erasure 
    MethodType.methodType(void.class, Object.class),  
    //reference to method with lambda body
    lambdaImplementation, 
    type); 
}

void printElements(List<String> strings){
  Consumer<String> lambda = invokedynamic(#bootstrapLambda)
  strings.forEach(lambda);
}

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla wyrażenia lambda?

private static CallSite cs;

void printElements(List<String> strings){
  Consumer<String> lambda;

  //begin invokedynamic
  if(cs == null)
    cs = bootstrapLambda(
            MethodHandles.lookup(), 
            "lambda$1", 
            MethodType.methodType(void.class, String.class)
         );

  lambda = (Consumer<String>) cs.getTarget().invokeExact();
  //end invokedynamic

  strings.forEach(lambda);
}

Strategie "odsładzania" kodu z lambdy

class A {
    public void foo() {
        List<String> list = ...
        list.forEach(s -> { System.out.println(s); });
    }
}

class A {
    public void foo() {
        List<String> list = ...
        list.forEach( [lambda for lambda$1 as Block] );
    }

    static void lambda$1(String s) {
        System.out.println(s);
    }
}

stateless lambda

class A {
    public void foo() {
        List<String> list = ...
        list.forEach(new Consumer<String>() {
                    @Override
                    public void accept(String s) {
                        System.out.println(s);
                    }
                }
        );
    }
}

Strategie "odsładzania" kodu z lambdy

class B {
    private int top = ...

    public void foo() {
        List<Person> list = ...
        final int bottom = ...
        list.removeIf( p -> (p.size >= bottom && p.size <= this.top) );
    }
}

class B {
     private int top = ...

    public void foo() {
        List<Person> list = ...
        final int bottom = ...
        list.removeIf( [ lambda for lambda$1 as Predicate capturing (bottom, top) ]);
    }

    boolean lambda$1(int bottom, Person p) {
        return (p.size >= bottom && p.size <= this.top;
    }
}

lambdas capturing immutable values

Dlaczego akurat invokedynamic?

There are a number of ways we might represent a lambda expression in bytecode, such as inner classes, method handles, dynamic proxies, and others. Each of these approaches has pros and cons. In selecting a strategy, there are two competing goals: maximizing flexibility for future optimization by not committing to a specific strategy, vs providing stability in the classfile representation.

http://cr.openjdk.java.net/~briangoetz/lambda/lambda-translation.html

Dozwolone formy wyrażenia lambda

names.sort((s1, s2) -> { return s1.compareTo(s2); });

names.sort((s1, s2) -> s1.compareTo(s2));
 
new Thread(() -> System.out.println("hello from another thread")).start();

foo( param -> System.out.print(param)); 

Runnable r = () -> System.out.println();

// Lambda to tylko implementacja interfejsu z jedna metodą abstrakcyjna
Callable<String> callable = new Callable<String>() {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        return "some string";
    }
  };

Callable<String> callable = () -> "some string";

Difference between Lambda Expression and Anonymous class

One key difference between using Anonymous class and Lambda expression is the use of this keyword. For anonymous class ‘this’ keyword resolves to anonymous class, whereas for lambda expression ‘this’ keyword resolves to enclosing class where lambda is written.

- Viral Patel

Lambda i "this"

public class Demo {
    
    ...

    @Override
    public String toString() {
        return "demo";
    }
}

    public static void main(final String... args) {
        final Demo demo = new Demo();
    }

   Demo() {
        // 1. com.comarch.training.Demo$1@69991479
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(this);
            }
        })
        .start();

        // 2. demo
        new Thread(() -> System.out.println(this)).start();
    }

Functional interface

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {
    /**
     * Computes a result, or throws an exception if unable to do so.
     *
     * @return computed result
     * @throws Exception if unable to compute a result
     */
    V call() throws Exception;
}


@FunctionalInterface
interface MyFI {
    // ERROR: Multiple non-overriding abstract methods found in interface
    void method1();
    void method2();
}

Ograniczenia: Interfejs to interfejs

    static abstract class F {
        public abstract void foo();
    }

    public static void main(String... args) {
        //Error: Target type of lambda conversion must be an interface
        F f = () -> {}; 
    }

Effective final

    static String lastName = "";

    public static void main(String... args) throws InterruptedException {
        String userName = "";

        Runnable r1 = () -> lastName = "Henio";

        // ERROR: local variables referenced from a lambda 
        // expression must be final or effectively final
        Runnable r2 = () -> userName = "Henio";
        
        new Thread(r).start();
        Thread.sleep(100);
        System.out.println(lastName);
    }

Pułapki Javy 8

  final String httpRequestMethod = httpRequest.getMethod();
        Response response = httpRequest.getBody()
                .map(body -> requestBuilder.method(
                                    httpRequestMethod,
                                    entity(body, APPLICATION_JSON_TYPE))
                              )
                .orElse(requestBuilder.method(httpRequestMethod));

if (body.isPresent()) {
    return requestBuilder.method(httpRequestMethod, entity(body.get(), APPLICATION_JSON_TYPE)
} else {
    return requestBuilder.method(httpRequestMethod)
}

Proste rozwiązania można łatwo skomplikować
Clean code mówi o maksymalnej liczbie lini w metodzi 30, co jeżeli teraz możemy zapisać w jednej linijce więcej rzeczy? Łatwiej złamać SRP
Nie ćwicz nowości na systemie produkcyjnym

Referencje do metod


    private static interface IMagicAlgorithm {
        long calculate(long x);
    }

    private static long calculate(long x) {
        return x * x;
    }

    public static void main(String... args) throws InterruptedException {
        // obliczenia zawarte w lambda - slabe do utrzymania
        IMagicAlgorithm algorithm1 = x -> x * x;
        
        // wywolanie istenijacej metody - nadal nadmiarowy kod
        IMagicAlgorithm algorithm2 = x -> calculate(x);
        
        // referencja do metody!
        IMagicAlgorithm algorithm3 = Demo::calculate;
    }

-lambda tworzy anonimową metodę, co w przypadku kiedy mam już metodę i chcemy ją wykorzystać?

-wisienka na torcie lambd

Referencje do metody z klasy zewnętrznej

public class Demo {

    @FunctionalInterface
    private static interface IMagicAlgorithm {
        long calculate(long x);
    }

    private long calculate(long x) {
        return x * x;
    }

    private class Inner {
        public void foo() {
            // obliczenia zawarte w lambda - slabe do utrzymania
            IMagicAlgorithm algorithm1 = x -> x * x;

            // wywolanie istenijacej metody - nadal nadmiarowy kod
            IMagicAlgorithm algorithm2 = x -> calculate(x);

            // referencja do metody!
            IMagicAlgorithm algorithm3 = Demo.this::calculate;
        }
    }
}

Możliwe wersje referencji do metod

Klasa::metodaInstancji
Klasa::metodaStatyczna
obiekt::metodaInstancji
Klasa::new
typ[]::new

    public void foo() {
        final char[] numbers = {'A', 'b', 'C'};
        final String result = Stream.of(numbers)
                .map(String::valueOf) // metoda statyczna
                .map(String::toLowerCase) //  metoda instancji ( s-> s.toLowerCase() )
                .map(this::appendeSeparator) //  metoda obiektu
                .map(WorkshopTest::trimmer) //  metoda obiektu
                .collect(Collectors.joining());
        System.out.println(result);
    }

    private static String trimmer(final String input) {
        return input.trim();
    }

    private String appendeSeparator(final String input) {
        return input + "-";
    }

Instead of using
AN ANONYMOUS CLASS

you can use
A LAMBDA EXPRESSION

And if this just calls one method, you can use
A METHOD REFERENCE

Kilka słów o programowaniu

FUNKCYJNYM

deklaratywne vs imperatywne

Programowanie

Deklaratywne

Zestaw operacji jest nich przedstawiany bez ujawniania tego jak są zaimplementowane. Mówimy co ma być zrobione a nie jak.

Imperatywne

Kod zmienia stan programu, korzystamy z zmiennych. Musimy określić nie tylko co ma być zrobione ale również jak.

users.forEach(System.out::print);
// nie interesuje mnie czy 
// w metodzie jest for,
// for-each czy while
// mowie co ma być zrobione

for (int i = 0; i < users.size(); i++) {
    System.out.println(users);
}

Co to jest programowanie funkcyjne?

Czym jest programowanie funkcyjne?

Programowanie gdzie najważniejszą rolę pełnią funkcje oraz abstrakcyjne ujęcie przepływu sterowania i operacji na danych za pomocą funkcji aby uniknąć efektów ubocznych i ograniczyć modyfikację stanu aplikacji.

Czy się charakteryzuje FP?

Method as first citizen
Pure functions
Function composition
Lazy evaluation
...

Funkcje w programowaniu funkcyjnym są obywatelami pierwszej klasy a co za tym idzie:

Funkcje można przekazywać jako parametr do innych funkcji
Funkcje można przypisywać do zmiennych jak obiekty klas.
Funkcje mogą tworzyć funkcje i je zwracać

    static Function<String, String> initUserName = (param) -> "userName2:" + param;
    
    private static String getLassName(final Function<String, String> callback) {
        final Function<String, String> afterFn = element -> element.toLowerCase();
        return callback
                .andThen(afterFn)
                .apply(" Kowalski");
    }

Pure functions

funkcja otrzymuje wszystkie konieczne dane jako parametry
brak odowłania do zewnętrznych stanów
dla danego zestawu danych wynik jest taki sam
funkcja nie ma efektów ubocznych (np. nie zmienia stanu aplikacji)
Czyste funkcje ułatwiają testowanie, wielowątkowe programowanie, cachowanie wyników operacji

Function composition

Składanie funkcji pozwala nam budować z funkcji, które pełnią rolę cegiełek, pełnowartościowe aplikacje.

public class Demo {
    private static final BigDecimal USDToPLNRate = new BigDecimal("3.86");
    private static final BigDecimal amountOfDollar1 = new BigDecimal("23");
    private static final BigDecimal amountOfDollar2 = new BigDecimal("43");

    @FunctionalInterface
    private interface ExchangeRateConverter extends BiFunction<BigDecimal, BigDecimal, BigDecimal> {
        default Function<BigDecimal, BigDecimal> curryRate(BigDecimal t) {
            return u -> apply(t, u);
        }
    }

    public static void main(final String... args) {
        final Function<BigDecimal, BigDecimal> converter = ((ExchangeRateConverter) BigDecimal::multiply)
                .curryRate(USDToPLNRate) // currying - rozwijanie funkcji
                .andThen(Demo::afterConversion)
                .compose(Demo::beforeConversion);

        converter.apply(amountOfDollar1);
        converter.apply(amountOfDollar2);
    }

    private static BigDecimal beforeConversion(BigDecimal amount) {
        System.out.println("Kwota przed konwersja:" + amount);
        return amount;
    }

    private static BigDecimal afterConversion(BigDecimal amount) {
        System.out.println("Po konwersji:" + amount);
        return amount;
    }
}

Lazy evaluation

Kiedy wykona się kod z poprzedniego przykładu?

Najważniejsze interfejsy funkcyjne

Interfejsy funkcyjne dostępne w JDK

interfejs	parametry	zwraca	opis	metoda	inne metody
Runnable	-	void	uruchamia logikę bez parametrów i wyniku	run	-
Supplier	-	T	Dostarcza wartość typu T	get	-
Consumer	T	void	Pobiera wartość typu T	accept	andThen
Function	T	R	Funkcja z parametrem typu T	apply	compose, andThen, identity
UnaryOperator	T	T	Operator jednoargumentowy dla typu T	apply	compose, andThen, identity
BinaryOperator	T,T	T	Operator dwuargumentowy dla typu T	apply	andThen, maxBy, minBy
Predicate	T	boolean	Funkcja zwracająca wartość logiczną	test	and, or, negate, isEqual

Dostępne są również interfejsy z dwoma generycznymi parametrami:

BiConsumer, BiFunction, BiPredicate, BinaryOperator

Stream API

jako inversion of control

Czym jest strumień?

sekwencja elementów danego typu na których wykonujemy operacje
przetwarza dane na żądanie (lazy), nie przechowuje danych
pozwala agregować wynik operacji
operacje mogą być łączone w łańcuch
pozwala na odwrócenie kontroli
inspirowany konstrukcjami używanymi w językach funkcyjnych

Jak utworzyć strumień?

// 1
final int[] data = {1, 2, 3};
Arrays.stream(data).forEach(System.out::print);

// 2
final List<String> strings = Arrays.asList("a","b");
strings.stream().forEach(System.out::print);

// 3
Stream.of("a","b").forEach(System.out::print);

// 4
Stream.generate(strings.iterator()::next)
    .limit(strings.size())
    .forEach(System.out::print);

// 5
IntStream.range(0,3).forEach(System.out::print);

// 6
Stream.empty().forEach(System.out::print);

// 7 
Stream<String> streamBuilder =
  Stream.<String>builder().add("a").add("b").add("c").build();

Strumienie typów prostych

// tworzy strumień intów
IntStream intStream = IntStream.range(1, 3); 

// strumień intów łącznie z liczbami krańcowymi
LongStream longStream = LongStream.rangeClosed(1, 3); 

// Tworzy strumień DoubleStream
Random random = new Random();
DoubleStream doubleStream = random.doubles(3); 

// dodatkowe metody arytmetyczne
int[] numbers = {2,4,23,21};
Arrays.stream(numbers).average().ifPresent(System.out::println); // 12.5

IntStream, LongStream, DoubleStream
Strumienie te są dużo bardziej wydajne niż używanie strumienia z wrapperami
strumienie typów prostych mają również wbudowane operacje arytmetyczne np. sum, max, min, average etc.
W celu zamiany strumienia obiektów na strumień typu prostego można skorzystać z metod: mapToInt/Long/Double

Operacje terminujące i natychmiastowe

Wszystkie operacje jakie możemy wykonywać na strumieniu dzielą się na natychmiastowe zwracają one referencje do strumienia i nie wykonują żadnej logiki. Dzięki czemu strumienie są leniwe. Drugi rodzaj operacji jaki możemy wykonać na strumieniu to operacja terminująca strumień która zwraca najczęściej jakiś obiekt wynikowy i wymusza wykonanie wszystkich operacji w strumieniu.

// 1
holdings
                .stream() // utworzenie strumienia
                .sorted() // operacja natychmiastowa
                .distinct() // operacja natychmiastowa
                .count(); // operacja terminująca

// 2
final List<String> names = Arrays.asList("Anna", "Aneta", "Zosia", "Henia");
final Stream<String> userStream = names.stream();

userStream.forEach(System.out::println);

//java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or close
userStream.forEach(System.out::println);

najważniejszych metod

interfejsu Stream

10

1. forEach

promuje efekty uboczne w funkcjach
wykonuje podaną operacje (Consumer) na każdym elemencie strumienia
operacja terminująca
nie ma gwarancji zachowanie kolejności w wielowątkowym strumieniu
metoda forEachOrdered działa analogicznie, jednak zachowuje kolejność przy wielowątkowym przetwarzaniu

final String[] balances = {"0,01", "19.99", "100 "};

// z wykorzystanie referncji do metody
Arrays.stream(balances).forEach(System.out::println); 

// z wykorzystaniem wyrazenia Lambda
Arrays.stream(balances).forEach(current -> System.out.println(current) );

 void forEach(Consumer<? super T> action);

2. filter

Pozwala odfiltrować elementy strumienia. Usuwając z nich te dla których wywołanie predicate ma wartość false.
Pierwotna kolekcja nie ulega zmianie.
Operacja natychmiastowa

final List<String> names = Arrays.asList("Anna", "Aneta", "Zosia", "Henia");
        names.stream()
                .filter(name -> name.startsWith("A"))
                .forEach(System.out::println);  // operacja terminująca

Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate)

3. map

Metoda konwertuje obiekt z jednego typu do innego.
Ilość elementów w strumieniu po takiej operacji jest taka sama, jednak obiekty zostają zamienione na inny typ.
Operacja natychmiastowa
Jako parametr przyjmuje obiekt typu Function

        final String[] balances = {"0,01", "19.99", "100 "};

        Arrays.stream(balances)
                .map(String::trim) // .map( current -> current.trim() )
                .map(balance -> balance.replace(",", "."))
                .map(BigDecimal::new) // .map( current -> new BigDecimal(current) )
                .forEach(System.out::println);

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper)

4. limit

ogranicza liczbę elementów strumienia do podanej liczby
operacja natychmiastowa
dla strumienia wielowątkowego operacja jest kosztowna
jeżeli chcemy szybszego działania wielowątkowego to musimy wyłączyć ograniczenie trzymania kolejności metodą: unordered
przydatne w nieskończonych strumieniach

final Random random = new Random();
IntStream
        .generate(random::nextInt)
        .limit(3)
        .forEach(System.out::println);

Stream<T> limit(long maxSize);

5. flatMap

zamienia każdy element strumienia na zero lub więcej elementów
operacja natychmiastowa
dostępne również takie metody jak: flatMapToInteger, flatMapToDouble, flatMapToLong

class Book {
    private String name;
    ...
}

class Library {
    private String name;
    private List<Book> books;
    ...
}

final List<Library> libraries = Arrays.asList(
    new Library( "publiczna", Arrays.asList(new Book("Java for dummies"))),
    new Library( "uniwersystecka", Arrays.asList(new Book("Thinking in Java")))
);

libraries.stream()
        .filter(LibraryFilters::onlyPublic)
        .flatMap(library -> library.books.stream())
        .forEach(System.out::println);

<R> Stream<R> flatMap(Function<? super T, ? extends Stream<? extends R>> mapper);

6. collect

Jest to metoda terminująca pozwalająca przepakować dane ze strumienia w obiekt docelowy używając przy tym dodatkowej logiki. Na wejściu przyjmuje obiekt klasy Collector. Zbiór predefiniowanych Collectorów znajduje się w klasie Collectors.

<R, A> R collect(Collector<? super T, A, R> collector);

<R> R collect(Supplier<R> supplier,
               BiConsumer<R, ? super T> accumulator,
               BiConsumer<R, R> combiner);

public interface Collector<T, A, R> {
    Supplier<A> supplier();
    BiConsumer<A, T> accumulator();
    BinaryOperator<A> combiner();
    Function<A, R> finisher();
}

Najważniejsze collectory

Factory method	Opis
toList()	Zamienia dane ze strumienia w liste
toSet()	Zamienia dane ze strumienia w set
toCollection()	Pozwala zamienić dane na kolekcje danego typu. Jako parametr podajemy referencje do kontruktora
toMap()	Pozwala zmapować strumień do mapy. Wymaga podania funkcji mapującej klucz (najczęściej wykorzystywana to Function.identity()) oraz mapującej wartość
joining()	Pozwala na łączenie Stringów. Można podać separator, prefix, postfix
counting()	Zlicza elementy jako long
summarizingDouble()	Dostarcza takich statystyk jak: średnia, min, max, liczba, suma. Do każdych w tych danych są również osobne metody.
groupingBy()	Grupuje dane do listy
partitioningBy()	Grupuje dane po podanym predykacie

collect - przykłady

// 1. Wypisze: ArrayList
List<String> filteredCountries1 = countries.collect(Collectors.toList()); 
System.out.println(filteredCountries1.getClass()); 

// 2. Zwróci obiekt LinkedList
countries.collect(Collectors.toCollection(LinkedList::new)); 

// 3. Zwróci: Set<String> 
countries.collect(Collectors.toSet()); 

// 4. Zwróci: Map<String, String>
countries.collect(toMap(Function.identity(), String::toUpperCase));

// 5. Wypisze: AfganistanTurkmenistan
countries.collect(joining());
System.out.println(counrtyStr); 

// 6. Wypisze: Afganistan,Turkmenistan
countries.collect(joining(","));
System.out.println(counrtyStr2); 

// 7. Wypisze "->Afganistan,Turkmenistan."
String counrtyStr3 = countries.collect(joining(",","->","."));
System.out.println(counrtyStr3);

7. reduce

łączy wszystkie elementy strumienia w jeden wyjściowy obiekt

myStream.reduce("", (s1, s2) -> s1 + s2); // 1. brak kompilacji do StringBuilder

myStream.collect(Collectors.joining()); // 2. korzysta z StringBuildera

myStream.collect( // 3
        StringBuilder::new, 
        StringBuilder::append, 
        StringBuilder::append
);

Optional<T> reduce(BinaryOperator<T> accumulator);   

T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator);

<U> U reduce(U identity, 
             BiFunction<U, T, U> accumulator, 
             BinaryOperator<U> combiner);

reduce vs collect

obie metody na pierwszy rzut oka robią to samo
służą do zamiany elementów strumienia w jeden obiekt wyjściowy
reduce przeznaczony dla obiektów nie mutowalnych, redukcja dla każdego elementu strumienia tworzy nowy obiekt wyjściowy
collect redukuje obiekty mutowalne, obiekt wyjściowy tworzony jest jednorazowo

8. groupingBy

Metoda pozwala wykonać operację grupowania elementów strumienia do mapy podobną do GROUP BY z SQL za pomocą funkcji klasyfikującej. Dodatkowo metoda występuje w wersji wielowątkowej: groupingByConcurrent

// kod imperatywny:
Map<String, List<Employee>> result = new HashMap<>();
for (Employee e : employees) {
  String city = e.getCity();
  List<Employee> empsInCity = result.get(city);
  if (empsInCity == null) {
    empsInCity = new ArrayList<>();
    result.put(city, empsInCity);
  }
  empsInCity.add(e);
}

// kod deklaratywny
Map<String, List<User>> usersByFirstName = 
    getUsers()
        .stream()
        .collect(groupingBy(User::getFirstName));

<T, K> Collector<T, ?, Map<K, List<T>>>
    groupingBy(Function<? super T, ? extends K> classifier);


<T, K, A, D> Collector<T, ?, Map<K, D>> 
    groupingBy(Function<? super T, ? extends K> classifier,
               Collector<? super T, A, D> downstream)


<T, K, D, A, M extends Map<K, D>> Collector<T, ?, M> 
    groupingBy(Function<? super T, ? extends K> classifier,
               Supplier<M> mapFactory,
               Collector<? super T, A, D> downstream)

groupingBy

Metoda GroupingBy jest dostepna w 3 wersjach:

z funkcją klasyfikującą
z funkcją klasyfikującą i Collectorem
z funkcją klasyfikującą, Collectorem, z metodą Supplier zwracającą mapę

// 1. Mapa z setem postow gdzie kluczem jest typ
Map<BlogPostType, Set<BlogPost>> postsPerType 
    = posts.stream().collect(groupingBy(BlogPost::getType, toSet()));

// 2. mapa postow danego autora gdzie posty sa jako mapa per typ
Map<String, Map<BlogPostType, List>> map 
    = posts.stream().collect(groupingBy(BlogPost::getAuthor, groupingBy(BlogPost::getType)));

// 3. mapa post gdzie wartoscia jest suma polubien
Map<BlogPostType, Integer> likesPerType 
    = posts.stream().collect(groupingBy(BlogPost::getType, summingInt(BlogPost::getLikes)));

// 4. Uzycie metody joining
Map<BlogPostType, String> postsPerType = posts.stream()
  .collect(groupingBy(BlogPost::getType, mapping(BlogPost::getTitle, joining(", ", "Post titles: [", "]"))));

9. partitioningBy

pozwala rozdzielić elementy strumienia do dwóch grup na podstawie przekazanego predykata
jako drugi parametr można podać Collector za pomocą które złączymy elementy tych dwóch grup

        // 1
        Map<Boolean, List<Person>> adult = persons
                .stream()
                .collect(
                    partitioningBy(
                        person -> person.getAge() > 18
                    )
                );

        // 2
        Map<Boolean, Set<String>> adult = persons
                .stream()
                .collect(
                        partitioningBy(
                            person -> person.getAge() > 18,
                            mapping(Person::getName, toSet())
                        )
                );

10. Parallel stream

Java pozwala przetwarzać strumienie w wielu wątkach jednocześnie
korzysta z ForkJoinPool
pozwala szybciej procesować duże zbiory danych
należy uważać na wydajność przy niektórych operacjach
z zwykłego strumienia przechodzimy do równoleglego za pomocą metody parallel, wracamy o sekwencyjnego za pomocą sequential
tam gdzie dostępne są metody do tworzenia strumienia (stream) są również metody do tworzenia strumienia wielowątkowego.

        final String[] countries = {"Polska", "Malta", "Afganistan", "Turkmenistan"};
        final Predicate<String> isEnoughtLenght = country -> country.length() > 6;
        
        Arrays.stream(countries)
                .parallel()
                .peek(it -> System.out.println(it + " w watku: " + Thread.currentThread().getName()))
                .filter(isEnoughtLenght)
                .count();
-----------------------------------------------------------
Wypisze:
Polska w watku: ForkJoinPool.commonPool-worker-3
Turkmenistan w watku: ForkJoinPool.commonPool-worker-2
Malta w watku: ForkJoinPool.commonPool-worker-1
Afganistan w watku: main

Jak działa parallel stream?

domyślnie wykorzystywany jest ForkJoinPool który jest wspólny dla całego jvm
domyślnie ForkJoinPool tworzy tyle wątków ile jest procesów na maszynie
wprowadzony w Java 7
ForkJoinPool.commonPool()

-Djava.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism=5

   int count = 0;

    public void bu() {
        IntStream.range(0, 10_000)
                .parallel()
                .forEach(i -> count++);

        System.out.println("\n count = " + count); // 7433, 9195
    }

   AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    @Test
    public void bu() {
        IntStream.range(0, 10_000)
                .parallel()
                .forEach(i -> count.incrementAndGet());

        System.out.println("\n count = " + count); // 10000
    }

Czytelność strumieni

Co robi ten kod legacy?

Czy dostaniemy ArrayIndexOutOfBoundsException?

  public static String fooWithoutStream() {
        final List<String> result = new LinkedList<>();
        String nameList = "";
        for (int i = 0; i < holdings.size(); i++) {
            for (int j = 0; j < holdings.get(i).getCompanies().size(); ++i) {
                for (int k = 0; k < holdings.get(i).getCompanies().get(j).getUsers().size(); k++) {
                    User user = holdings.get(i).getCompanies().get(j).getUsers().get(k);
                    if (!result.contains(user.getFirstName())) {
                        result.add(user.getFirstName());
                    }
                }
            }
        }

        result.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(final String o1, final String o2) {
                return o1.compareTo(o2);
            }
        });

        for (String name : result) {
            nameList += name + " ";
        }

        return nameList.trim();
    }

Czytelność strumieni

   public static String fooWithStream() {
        return holdings.stream()
                .flatMap(holding -> holding.getCompanies().stream())
                .flatMap(company -> company.getUsers().stream())
                .map(User::getFirstName)
                .distinct()
                .sorted()
                .collect(Collectors.joining(" "));
    }

  public static String fooWithoutStream() {
        final List<String> result = new LinkedList<>();
        String nameList = "";
        for (int i = 0; i < holdings.size(); i++) {
            for (int j = 0; j < holdings.get(i).getCompanies().size(); ++i /** blad */) {
                for (int k = 0; k < holdings.get(i).getCompanies().get(j).getUsers().size(); k++) {
                    User user = holdings.get(i).getCompanies().get(j).getUsers().get(k);
                    if (!result.contains(user.getFirstName())) {
                        result.add(user.getFirstName());
                    }
                }
            }
        }

        result.sort(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(final String o1, final String o2) {
                return o1.compareTo(o2);
            }
        });

        for (String name : result) {
            nameList += name + " ";
        }

        return nameList.trim();
    }

Kiedy nie używać

strumieni?

Kiedy nie używać strumieni?

w krytycznych wydajnościowo miejscach gdzie parallel Stream nie sprawdzi się
kiedy strumień to przerost formy nad treścią
kiedy nasz kod nie działa do końca i trzeba go dokładnie debugować

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
 
// Old school
for (Integer i : list)
    for (int j = 0; j < i; j++)
        System.out.println(i * j);
 
// "Modern"
list.forEach(i -> {
    IntStream.range(0, i).forEach(j -> {
        System.out.println(i * j);
    });
});

Debugowanie

STRUMIENI

Metoda peek

wykonuje na każdym elemencie podaną logikę
jest operacją natychmiastową
jeżeli korzystamy z wielowątkowości należy zapewnić synchronizację
ta metoda powstała z myślą o tym żeby ułatwić debuggowanie strumieni
przyjmuje jako parametr obiekt typu Consumer

Stream
    .of("one", "two", "three", "four")
    .filter(e -> e.length() > 3)
    .peek(e -> System.out.println("Filtered value: " + e))
    .map(String::toUpperCase)
    .peek(e -> System.out.println("Mapped value: " + e))
    .collect(Collectors.toList());

Intellij evaluate

Java stream debugger

Intellij plugin

Jak nabrać wprawy w używaniu strumieni?

https://github.com/klolo/java8-stream-free-exercises

Koniec

Czas na pytania

https://slides.com/kamillolo/better-late-than-never

Linkografia

grafiki pochodzą z https://static.pexels.com, http://freepik.com
przystępne materiały z Javy 8: http://winterbe.com/
opis programowania funkcyjnego: http://wazniak.mimuw.edu.pl/index.php?title=Programowanie_funkcyjne/Wstęp
http://www.deadcoderising.com/2017-06-13-why-pure-functions-4-benefits-to-embrace-2/
http://2.bp.blogspot.com/-Mgh0WScPjW8/Td-8b0ha7UI/AAAAAAAAADg/rs9FJhh2jIY/s1600/karate_01.jpg
https://fthmb.tqn.com/dApe-GPqGqxCLoha4Mi-lIjoODo=/4728x3549/filters:no_upscale():fill(transparent,1)/about/bank-vault-door-ajar-digital-10185347-5748d1015f9b58516518ae95.jpg
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/invoke/LambdaMetafactory.html
https://www.flaticon.com/

Get a Taste of Lambdas and Get Addicted to Streams

https://www.youtube.com/watch?v=1OpAgZvYXLQ

Design Patterns in the Light of Lambda Expressions

https://www.youtube.com/watch?v=e4MT_OguDKg

Refactoring to Functional Style with Java 8

https://www.youtube.com/watch?v=wjF1WqGhoQI&t=3131s

Przydatne linki video

Better late than never – full version (90m)

By Kamil Lolo

Better late than never – full version (90m)

Temat dla każdego, kto słyszał o nowościach jakie zagościły jakiś czas temu w Javie, ale nie miał jeszcze okazji przyjrzeć się im z bliska. Zaczniemy od wyrażeń lambda, tego jak działają pod maską i dlaczego dzięki nim możemy w Javie zacząć myśleć funkcyjnie. Jednak wiadomo, że nie samą lambdą człowiek żyje. Pokażę również jak potężnym narzędziem są strumienie. Dzięki nim można tworzyć kod szybciej niż kiedykolwiek, skupiając się na tym, co ma robić, a nie w jaki sposób. Przez podstawowe operacje takie jak filtr, map dojdziemy do wielowątkowego przetwarzania i collectorów. Jak w tym wszystkim pomaga nasz ulubieniec Intellij? Sprawdzimy też jak można refaktorować stary kod używając najnowszych elementów języka oraz jak debugować strumienie. Ostrzegam jednak, że kiedy napiszecie swój pierwszy kod z wykorzystaniem strumieni, już nigdy nie będziecie pisać inaczej.

Kamil Lolo

klolo.github.io

Wyrażenia lambda

Single abstract method interface

Nadmiarowe informacje w implementacji tej klasy

Co zostanie kiedy je usuniemy?

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla klasy anonimowej?

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla klasy anonimowej?

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla wyrażenia lambda?

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla wyrażenia lambda?

Jaki byte code wygeneruje kompilator dla wyrażenia lambda?

Strategie "odsładzania" kodu z lambdy

Strategie "odsładzania" kodu z lambdy

lambdas capturing immutable values

Dlaczego akurat invokedynamic?

Dozwolone formy wyrażenia lambda

Difference between Lambda Expression and Anonymous class

Lambda i "this"

Functional interface

Ograniczenia: Interfejs to interfejs

Effective final

Pułapki Javy 8

Referencje do metod

Referencje do metody z klasy zewnętrznej

Możliwe wersje referencji do metod

Instead of using AN ANONYMOUS CLASS

you can use A LAMBDA EXPRESSION

And if this just calls one method, you can use A METHOD REFERENCE

deklaratywne vs imperatywne

Programowanie

Deklaratywne

Imperatywne

Co to jest programowanie funkcyjne?

Czym jest programowanie funkcyjne?

Programowanie gdzie najważniejszą rolę pełnią funkcje oraz abstrakcyjne ujęcie przepływu sterowania i operacji na danych za pomocą funkcji aby uniknąć efektów ubocznych i ograniczyć modyfikację stanu aplikacji.

Czy się charakteryzuje FP?

Funkcje w programowaniu funkcyjnym są obywatelami pierwszej klasy a co za tym idzie:

Pure functions

Najważniejsze interfejsy funkcyjne

Interfejsy funkcyjne dostępne w JDK

Stream API

Czym jest strumień?

Jak utworzyć strumień?

Strumienie typów prostych

Operacje terminujące i natychmiastowe

najważniejszych metod

10

1. forEach

2. filter

3. map

4. limit

5. flatMap

6. collect

Najważniejsze collectory

collect - przykłady

7. reduce

reduce vs collect

8. groupingBy

groupingBy

9. partitioningBy

10. Parallel stream

Jak działa parallel stream?

Czytelność strumieni

Czytelność strumieni

Kiedy nie używać

strumieni?

Kiedy nie używać strumieni?

Debugowanie

Metoda peek

Intellij evaluate

Java stream debugger

Jak nabrać wprawy w używaniu strumieni?

Koniec

Linkografia

Przydatne linki video

Better late than never – full version (90m)

More from Kamil Lolo

Instead of using
AN ANONYMOUS CLASS

you can use
A LAMBDA EXPRESSION

And if this just calls one method, you can use
A METHOD REFERENCE