怎样利用 Java 函数式编程消除可变状态？

利用 Java 函数编程消除可变状态

在 Java 在中间，可变状态会导致并发问题，难以调试和维护。函数编程提倡不可变性，可变状态可以通过使用纯函数和不可变数据结构来消除。

纯函数

纯函数不会改变其参数或外部状态。这意味着每次调用输入相同的函数，都会产生相同的结果。在 Java 中，可使用 final 关键字声明参数和局部变量是不可变的。例如：

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public static List<Integer> incrementAll(List<Integer> numbers) {
    List<Integer> result = new ArrayList<>();
    for (int number : numbers) {
        result.add(number + 1);
    }
    return result;
}

incrementAll 输入列表函数不会修改 numbers，它创建了一个新的列表并返回它。

不可变数据结构

不可变数据结构创建后不能更改。 Java 例如，有几个内置不可变集合，例如 List、Set 和 Map。有这些集合 Collections.unmodifiableXxx 可创建不可变版本的方法。例如：

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3);
List<Integer> immutableNumbers = Collections.unmodifiableList(numbers);

现在，immutableNumbers 它是不可改变的，并试图修改它并抛出它 UnsupportedOperationException。

实战案例

考虑购物车中包含物品列表的电子商务应用程序。我们希望计算购物车中所有物品的总价。

传统方法：

class Cart {
    private List<Item> items = new ArrayList<>();

    public void addItem(Item item) {
        items.add(item);
    }

    public double calculateTotal() {
        double total = 0;
        for (Item item : items) {
            total += item.getPrice();
        }
        return total;
    }
}

该方法具有可变状态，因为它具有可变状态 addItem 可修改方法 items 列表。

函数式方法：

class Cart {
    private final List<Item> items;

    public Cart(List<Item> items) {
        this.items = Collections.unmodifiableList(items);
    }

    public Cart addItem(Item item) {
        List<Item> newItems = new ArrayList<>(items);
        newItems.add(item);
        return new Cart(newItems);
    }

    public double calculateTotal() {
        return items.stream().mapToDouble(Item::getPrice).sum();
    }
}

该方法使用不可变列表，并且 addItem 方法返回新的 Cart 实例。calculateTotal 函数式操作采用流量，避免创建中间状态。

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