1.6　来自函数式编程的其他好思想

前几节介绍了Java从函数式编程引入的两个核心思想：将方法和Lambda作为一等值，以及在没有可变共享状态时，函数或方法可以有效、安全地并行执行。这两种思想新的Stream API都用到了。

常见的函数式语言，如SML、OCaml、Haskell，还提供了进一步的结构来帮助程序员，其中之一就是通过显式使用更多的描述性数据类型来避免null。确实，计算机科学巨擘之一托尼·霍尔（Tony Hoare）在2009年伦敦QCon上的演讲中说道：

我把它叫作我“价值亿万美元的错误”，就是在1965年发明了空引用……我无法抵抗放进一个空引用的诱惑，仅仅是因为它实现起来非常容易。

Java 8提供了一个Optional类，如果你能一致地使用它，就能帮助你避免出现NullPointerException。这是一个容器对象，它既可以包含值，也可以不包含值。Optional提供了方法来明确地处理值不存在的情况，这样就可以避免NullPointerException了。换句话说，它通过类型系统，允许你表明一个变量可能缺失值。第11章会详细讨论Optional。

第二个思想是（结构化的）模式匹配9。这个术语最早用在数学里，例如：

9这个术语有两个意思，这里指的是数学和函数式编程中的意思，即函数是分情况定义的，而不是使用if-then-else。它的另一个意思类似于“在给定目录中找到所有类似于IMG*.JPG形式的文件”，和所谓的正则表达式有关。

  1. f(0) = 1
  2. f(n) = n*f(n-1) otherwise

Java中，你可以使用if-then-else或switch语句表达同样的语义。其他语言已经证实，对于更复杂的数据类型，在表达编程思想时，使用模式匹配比if-then-else更简明。你也可以采用多态和方法重写替代if-then-else来处理这种类型的数据，但是，到底哪种方式更适合，在语言设计上仍然有很多争论。10 我们认为两者都是有用的工具，你都应该掌握。不幸的是，Java 8并不完全支持模式匹配，我们会在第19章介绍如何用Java表达模式匹配。此外，还会介绍一个Java改进提议，讨论如何在未来的Java版本中支持模式匹配。与此同时，我们会用Scala语言（这是另一种基于JVM的类Java语言，它启发了Java的一些新特性，更多内容参见第20章）的一个例子进行介绍。譬如，你要设计一个程序，要对描述算术表达式的树做基本的简化。假设数据类型Expr代表了这个表达式，你可以用Scala编写如下代码，将Expr拆分为各个部分，然后返回一个新的Expr：

10维基百科中的文章“Expression Problem”（由Phil Wadler发明的术语）对这一讨论有所介绍。

  1. def simplifyExpression(expr: Expr): Expr = expr match {
  2.     case BinOp("+", e, Number(0)) => e       ←---- 加上0
  3.     case BinOp("-", e, Number(0)) => e       ←---- 减去0
  4.     case BinOp("*", e, Number(1)) => e       ←---- 乘以1
  5.     case BinOp("/", e, Number(1)) => e       ←---- 除以1
  6.     case _ => expr       ←---- 不能简化expr
  7. }

这里，Scala的语法expr match就对应于Java中的switch (expr)。你暂时不用担心不理解这段代码，第19章会介绍更多关于模式匹配的内容。现在，你可以把模式匹配看作switch的扩展形式，它能够同时将一个数据类型分解成元素。

为什么Java中的switch语句要局限于原始类型值和Strings呢？函数式语言倾向于让switch支持更多的数据类型，甚至允许模式匹配（就像Scala语言中match的操作）。面向对象设计中，常用的访客模式可以用来遍历一组类（比如汽车的不同组件：车轮、发动机、底盘等），并对每个访问的对象执行操作。模式匹配的优势之一是编译器能够检测常见的错误，例如：“Brakes类是用来表示Car类的组件的一族类。你忘记了要显式处理它。”

第18章和第19章会全面介绍函数式编程，以及如何在Java 8中编写函数式风格的程序，包括库中提供的函数工具。第20章会讨论Java 8的功能并与Scala进行比较。Scala和Java一样基于JVM实现，且近年来发展迅速，已经在编程语言生态系统的一些方面威胁到了Java。这部分内容放在了本书的后面几章，你会进一步了解Java 8和Java 9为什么加上了这些新功能。

Java 8、9、10以及11的新特性：从哪里入手？

Java 8和Java 9都为Java语言提供了重大更新。不过，作为Java程序员，你更关心的可能是Java 8带来的变化，因为这将直接影响你的日常工作——传递方法或者Lambda表达式正变成日益重要的Java知识。与此相反，Java 9的改进提升的是我们定义和使用大型组件的能力，譬如使用模块化构建一个系统，或者导入一个反应式编程的工具集。最后，Java 10引入的变化比前面几个版本小得多，主要是新增了对局部变量类型推断的支持，第21章会详细探讨。此外，Java 11中Lambda表达式支持的参数语法会更丰富，第21章也会介绍。

截至本书创作时，Java 11的发布计划是2018年9月。Java 11还引入了一个全新的异步HTTP客户端库，它基于Java 8和Java 9提供的CompletableFuture和反应式编程（详细内容参见第15章、第16章和第17章）。