Java BinaryOperator接口指南

在Java中，BinaryOperator接口是函数式编程的强大工具。作为一个函数式接口，BinaryOperator表示对相同类型的两个操作数进行操作，产生相同类型的结果。在本文中，我们将探讨如何使用Java的BinaryOperator来实现更简洁和更具声明性的代码。

BinaryOperator接口是在Java 8中引入的，与lambda表达式和流API一起。它位于java.util.function包中，接受两个相同类型T的泛型参数。BinaryOperator扩展了BiFunction接口，但限制了参数类型和返回类型都必须相同。这使得BinaryOperator非常适合数学运算、规约以及基于比较器的查找最小/最大值等用例。

BinaryOperator接口提供的一些关键方法包括：

apply() - 对两个操作数应用lambda操作
minBy() - 基于比较器返回最小值
maxBy() - 基于比较器返回最大值

通过使用Java的BinaryOperator函数式接口，开发人员可以编写简洁而具有声明性的函数式代码。在本文的其余部分，我们将通过代码示例更深入地探讨BinaryOperator的用法。

BinaryOperator介绍

BinaryOperator接口属于java.util.function包。它接受两个类型为T的泛型参数，对它们进行操作，并返回类型为T的结果。

例如：

1BinaryOperator<Integer> add = (x, y) -> x + y;
2
3Integer result = add.apply(2, 3); //result is 5

BinaryOperator的主要特点包括：

函数式接口 - 具有一个单一的抽象方法apply()，允许lambda表达式。
参数和返回类型相同 - 操作和返回相同的泛型类型T。
继承BiFunction - 从BiFunction继承默认的and-then()方法。
特定类型 - 存在用于原始类型的IntBinaryOperator和LongBinaryOperator。

与可以接受不同参数类型的BiFunction相比，BinaryOperator将类型限制为相同。这使得它非常适用于数学和归约操作。

BinaryOperator方法

BinaryOperator接口包含三个主要方法：

apply()

该抽象方法接受两个类型为T的参数，并产生一个类型为T的结果。Lambda表达式或方法引用实现apply()逻辑。

例如：

1BinaryOperator<String> concat = (str1, str2) -> str1 + str2;
2
3String result = concat.apply("Hello", "IToolkit"); //"HelloIToolkit"

minBy()

该静态方法接受一个Comparator，并返回一个BinaryOperator，根据Comparator定义返回两个值中的最小值。

例如：

1Comparator<Integer> cmp = (a, b) -> a.compareTo(b);
2
3BinaryOperator<Integer> min = BinaryOperator.minBy(cmp);
4
5Integer minVal = min.apply(5, 3); // 3

maxBy()

类似于minBy()，但返回一个BinaryOperator，根据传入的Comparator定义返回两个值中的最大值。

例如：

1Comparator<String> cmp = (a, b) -> b.length() - a.length();
2
3BinaryOperator<String> max = BinaryOperator.maxBy(cmp);
4
5String maxStr = max.apply("Apple", "Banana"); // "Banana"

使用BinaryOperators

BinaryOperators有一些常见的用法：

使用Lambda表达式

1BinaryOperator<Long> addLongs = (x, y) -> x + y;
2
3long sum = addLongs.apply(5L, 10L); //15

使用方法引用

1BinaryOperator<String> concat = String::concat;
2
3String result = concat.apply("Hello ", "IToolkit!"); //"Hello IToolkit!"

作为参数传递

可以传递给高阶函数：

1public static <T> T reduce(List<T> list, T identity, BinaryOperator<T> accumulator){
2  T result = identity;
3  for(T t : list){
4     result = accumulator.apply(result, t);
5  }
6  return result;
7}
8
9Integer sum = reduce(Arrays.asList(1, 2, 3), 0, Integer::sum);

类型特定的BinaryOperators

为了更好地处理原始类型，存在专门的BinaryOperator版本：

IntBinaryOperator
LongBinaryOperator
DoubleBinaryOperator

在对原始类型进行操作时，应使用这些版本，而不是装箱的BinaryOperators。

例如：

1IntBinaryOperator add = (x, y) -> x + y;
2int sum = add.applyAsInt(3, 5); // 8

BinaryOperator代码示例

以下是一些示例，演示了常见的用法：

基本用法

1// String concatenation
2BinaryOperator<String> concat = String::concat;
3String result = concat.apply("Hello ", "IToolkit!");
4
5// Numeric addition
6BinaryOperator<Integer> add = (x, y) -> x + y;
7int sum = add.apply(3, 5);

查找最小值/最大值

1// Find min length string
2Comparator<String> cmp = Comparator.comparingInt(String::length);
3BinaryOperator<String> min = BinaryOperator.minBy(cmp);
4String minStr = min.apply("Apple", "Banana");
5
6// Find max length string
7BinaryOperator<String> max = BinaryOperator.maxBy(cmp);
8String maxStr = max.apply("Apple", "Banana");

减少流

1Integer sum = list.stream()
2  .reduce(0, (a, b) -> a + b);
3
4// With method reference
5Integer sum = list.stream()
6  .reduce(0, Integer::sum);

原始类型

1IntBinaryOperator add = (x, y) -> x + y;
2int sum = add.applyAsInt(3, 5);
3
4LongBinaryOperator longAdd = (x, y) -> x + y;
5long longSum = longAdd.applyAsLong(10000, 20000);