Java 函數式程式設計入門（一）：Lambda 表達式與 Stream API 核心思想

從命令式到聲明式：思維範式轉移

Java 8 引入 Lambda 與 Stream，標誌著從「告訴電腦怎麼做」轉向「描述想要什麼」。以查找城市為例：

命令式風格（舊）

boolean found = false;
for (String city : cities) {
    if (city.equals("Chicago")) { found = true; break; }
}
System.out.println("Found Chicago? " + found);

庫方法簡化（中）

System.out.println("Found Chicago? " + cities.contains("Chicago"));

函數式風格（新）

// 更複雜的例子：價格 > 20 打 9 折後求和
BigDecimal total = prices.stream()
    .filter(price -> price.compareTo(BigDecimal.valueOf(20)) > 0)
    .map(price -> price.multiply(BigDecimal.valueOf(0.9)))
    .reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add);

函數式風格七大優勢

1. 無可變變數：消除迴圈計數器、累加器等中間狀態，Bug 溫床大減
2. 迭代內建化：filter/map/reduce 封裝遍歷邏輯，業務碼聚焦「做什麼」
3. 程式碼簡潔：同樣功能行數減少 50%+
4. 可讀性強：程式碼像需求文檔一樣閱讀（過濾 → 轉換 → 歸約）
5. 易並行化：.parallelStream() 一鍵切換，無共享可變狀態無競爭
6. 惰性求值：中間操作不執行，終端操作才觸發，支援無限流
7. 組合性：操作可任意組合管道，復用極高

Lambda 表達式核心語法

(參數列表) -> { 函數體 }
// 範例
price -> price.compareTo(BigDecimal.valueOf(20)) > 0           // 單參數、單表達式（隱式返回）
(price) -> { return price.compareTo(BigDecimal.valueOf(20)) > 0; } // 區塊體、顯式 return
(String a, String b) -> a.length() - b.length()                // 多參數
() -> System.out.println("Hello")                              // 無參數

函數式介面

單一抽象方法的介面，可隱式轉換為 Lambda：

• Predicate<T>：boolean test(T t)（過濾）
• Function<T,R>：R apply(T t)（轉換）
• Consumer<T>：void accept(T t)（消費）
• Supplier<T>：T get()（供給）
• BinaryOperator<T>：T apply(T t1, T t2)（歸約）

可用 @FunctionalInterface 註解標記，編譯器會強制檢查。

方法引用：Lambda 的語法糖

當 Lambda 僅轉發呼叫現有方法時，用方法引用更簡潔：

// 實際範例
friends.stream().map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);
// 等同於
friends.stream().map(name -> name.toUpperCase()).forEach(name -> System.out.println(name));

Stream 三大操作類別

1. 中間操作：filter/map/flatMap/distinct/sorted/limit/skip —— 惰性、回傳新 Stream、可鏈式
2. 終端操作：forEach/collect/reduce/count/min/max/anyMatch/allMatch/noneMatch/findFirst/findAny —— 觸發執行、產生結果
3. 短路操作：limit/skip/anyMatch/allMatch/noneMatch/findFirst/findAny —— 可提前終止，支援無限流

實戰模式：策略封裝與關注點分離

// 交易模板：將策略（事務管理、審計）內建化
public void runInTransaction(TransactionCallback callback) {
    Transaction tx = getTransaction();
    try {
        callback.execute(tx);
        tx.commit();
        auditLog.success();
    } catch (Exception e) {
        tx.rollback();
        auditLog.failure(e);
        throw e;
    }
}

// 使用
runInTransaction(tx -> {
    // 業務邏輯專注核心領域
    orderService.createOrder(userId, items);
});

總結

Lambda + Stream 不是語法糖，而是程式設計範式的升級。掌握關鍵在於：

• 拥抱不可變性，拒絕可變狀態
• 用組合替代繼承，用函數替代物件傳遞
• 信任庫函數處理迭代、並行、優化細節

下一章將深入 Collector、Optional、平行流效能調優等進階主題。