Scala 的偏函数有 Java 等效项吗？

Question

Scala 有部分函数，这些函数仅适用于输入类型的某些值，但不是全部：

val isEven: PartialFunction[Int, String] = {
  case x if x % 2 == 0 => x+" is even"
} 

assert(isEven(10) equalsIgnoreCase "10 is even")
assert(isEven.isDefinedAt(11) == false)

而且，更有用的是，scala 允许将“偏爱”应用于

trait

的子类型：

sealed trait BaseTrait

case class Foo(i : Int) extends BaseTrait
case class Bar(s : String) extends BaseTrait

val fooPartialFunc : PartialFunction[BaseTrait, Int] = {
  case f : Foo => 42 + f.i
}

assert(fooPartialFunc(Foo(8)) == 50)
assert(fooPartialFunc.isDefinedAt(Bar("hello")) == false)

java 8 中的等价物是什么？

大多数谷歌结果将“部分函数”与柯里化混淆，例如“部分应用函数”。

Answer 1

Java 8 惯用但不完全忠实的方法

Java 8 中最典型的就是可选类：

import static org.hamcrest.Matchers.equalTo;
import static org.hamcrest.Matchers.is;
import static org.junit.Assert.assertThat;

import org.junit.Test;

import java.util.Optional;

public class OptionalAsPartialFunction {

  Optional<String> isEven(final int x) {
    return Optional.of(x)
        .filter(i -> i % 2 == 0)
        .map(i -> i + " is even");
  }

  @Test
  public void example() {
    assertThat(isEven(10).get(), equalTo("10 is even"));
    assertThat(isEven(11).isPresent(), is(false));
  }
}

如果您熟悉Optional，那么您会发现，仅当过滤条件

i + " is even"

为真时，才会计算字符串连接

i % 2 == 0

。如果你不熟悉Java的Optional，你也可以用

if/else

写出来：

Optional<String> isEven(final int x) {
  if (x % 2 == 0) {
    return Optional.of(x + " is even");
  } else {
    return Optional.empty();
  }
}

这应该完全清楚，当且仅当保护条件评估为 true 时，才会评估字符串连接。

一种更忠实，但不太惯用的（Java）方法

使用简单的方法，您调用该函数，并获取一个Optional，它要么包含函数的实际值，要么不包含。但 Scala 的 PartialFunction 稍微复杂一些。从您链接到的文档中：

即使 isDefinedAt 对于 a: A 返回 true，调用 apply(a) 仍然可能抛出异常，因此以下代码是合法的：

val f: PartialFunction[Int, Any] = { case _ => 1/0 }

因此，我们希望能够检查函数是否为输入“定义”，即使尝试计算该输入是否实际上会出现错误。

因此，更可靠的方法是使用

Optional<Supplier<...>>

。外部

Optional

让您知道是否需要执行计算，内部

Supplier

让您执行该计算（如果您选择）。所以这个例子将变成：

  Optional<Supplier<String>> isEven(final int x) {
    return Optional.of(x)
        .filter(i -> i % 2 == 0)
        .map(i -> () -> i + " is even");
  }

或者，带有

if/else

:

Optional<Supplier<String>> isEven(final int x) {
  if (x % 2 == 0) {
    return Optional.of(() -> x + " is even");
  } else {
    return Optional.empty();
  }
}

和

isPresent()

仍然检查函数是否已定义，但

get()

现在将返回

Supplier

，其

get()

方法将实际计算值：

  @Test
  public void example() {
    assertThat("isPresent() checks whether the function is defined for the input", //
        isEven(10).isPresent(), equalTo(true));
    assertThat("get() returns the supplier that actually computes the value", //
        isEven(10).get().get(), equalTo("10 is even"));
    assertThat("isPresent() checks whether the function is defined for the input", //
        isEven(11).isPresent(), is(false));
  }

Answer 2

Java 似乎没有直接提供

PartialFunction

，但它提供了一些接口，您可以使用它们来定义自己的

PartialFunction<X,Y>

。

PartialFunction<X, Y>

本质上就是：

• a

  Predicate<X>

  用于测试

  X

  类型的值是否在域中

• Function<X, Y>

  用于调用的实际函数定义 if 该函数是为参数值定义的。

下面，我概述了如何利用

Predicate

和

Function

来实现

PartialFunction

。在此草图中，我仅定义了三个最重要的方法：

• isDefinedAt

  本质上只是

  Predicate

  s

  test

  。

• apply

  调用

  test

  ，如果成功，则调用

  applyIfDefined

  ，它代表“函数的实际主体”（Scala 中

  case

  的右侧）

• orElse

  是后备行为的组合结构的演示（与普通的函数组合有很大不同）

这是完整的Java代码：

import java.util.function.*;

abstract class PartialFunction<X, Y> implements Predicate<X>, Function<X, Y> {
  public boolean isDefinedAt(X x) {
    return this.test(x);
  }
  public Y apply(X x) {
    if (isDefinedAt(x)) {
      return applyIfDefined(x);
    } else {
      throw new IllegalArgumentException("Match error on " + x);
    }
  }
  public abstract Y applyIfDefined(X x);

  public PartialFunction<X, Y> orElse(PartialFunction<X, Y> fallback) {
    PartialFunction<X, Y> outer = this;
    return new PartialFunction<X, Y>(){
      public boolean test(X x) {
        return outer.test(x) || fallback.test(x);
      }
      public Y applyIfDefined(X x) {
        if (outer.isDefinedAt(x)) {
          return outer.applyIfDefined(x);
        } else {
          return fallback.apply(x);
        }
      }
      @Override
      public Y apply(X x) {
        return applyIfDefined(x);
      }
    };
  }

  public static void main(String[] args) {
    PartialFunction<Integer, String> f = new PartialFunction<Integer, String>() {
      public boolean test(Integer i) {
        return i % 2 == 0;
      }
      public String applyIfDefined(Integer i) {
        return i + " is even";
      }
    };
    PartialFunction<Integer, String> g = new PartialFunction<Integer, String>() {
      public boolean test(Integer i) {
        return i % 2 == 1;
      }
      public String applyIfDefined(Integer i) {
        return i + " is odd";
      }
    };
    System.out.println(f.apply(42));
    try {
      System.out.println(f.apply(43));
    } catch (Exception e) {
      System.out.println(e);
    }
    PartialFunction<Integer, String> h = f.orElse(g);
    System.out.println(h.apply(100));
    System.out.println(h.apply(101));
  }
}

上面例子的输出是：

42 is even
java.lang.IllegalArgumentException: Match error on 43
100 is even
101 is odd

如果您想将它与某种“案例类”一起使用，您也可以这样做，但为此，您必须首先提供案例类的实现。

Answer 3

Vavr 为 Java 带来了很多来自 Scala 的很酷的东西。

如果您同意第 3 方库，它可能是最好的选择。

@Test
public void test() {
    PartialFunction<Integer, String> isEven =
            Function1.<Integer, String>of(integer -> integer + " is even")
                    .partial(integer -> integer % 2 == 0);

    Assert.assertEquals("10 is even", isEven.apply(10));
    Assert.assertFalse(isEven.isDefinedAt(11));
}

更复杂的示例，您可以在这里找到