Джава. Функциональный подход. Расширение объектно-ориентированного кода Java с помощью правил

Java. Podejście funkcyjne. Rozszerzanie obiektowego kodu Javy o zasady programowania funkcyjnego

Ben Weidig

Aby napisać dobry kod, programiści muszą wybrać optymalnye sposóoby rozwiązania danego problemu. Java jest znana ze skutecznego i przetestowanego podejścia obiektowego (OOP), jednak ten paradygmat ten nie zawsze okazuje się wystarczający. Zamiast wymuszaćnia zasad OOP w każdym wprzypadku, warto wdrożyć w swoim kodzie zasady programowania funkcyjnego (FP), aby zapewnić sobie najlepsze korzyści płynące ze stosowania tych obydwóch paradygmatów.

Dzięki tej książce zrozumiesz bazowe koncepcje programowania funkcyjnego i przekonasz się, że możesz włączać je do kodu bez rezygnacji z paradygmatu obiektowego. Dowiesz się również, kiedy w swojej codziennej pracy i dlaczego używać takich opcjifunkcjonalności, jak niemutowalność i funkcje czyste i dlaczego warto to robićw swojej codziennej pracy. Poznasz różnetakie aspekty FP:, jak kompozycjęa, ekspresyjność, modułowość, wydajność i efektywne manipulowanie danymi. Nauczysz się również wykorzystać zywania FP w celudla zapewnienia wyższego bezpieczeństwa i łatwiejszego utrzymywania kodu. Teo wszystkieo pozwoli Ci zdobyć cenne umiejętności, które ułatwią Ci pisanie bardziej zwięzłego, rozsądnego i przyszłościowego kodu.

W książce między innymi:

• zasady programowania funkcyjnego
• przegląd typów programowania funkcyjnego dostępnych w Javie
• różne koncepcje FP i sposoby ich zastosowaniakorzystania z nich
• rozszerzanie kodu Javy o aspekty funkcjonalności FP bez przechodzenia na pełną funkcyjność
• jak doskonalić swój styl programowania niezależnie od języka lub paradygmatu

To obowiązkowa lektura dla każdego programisty, który chce poprawić swoje umiejętności i pozostać na bieżąco z trendami w programowaniu.

O autorze

Ben Weidig jest programistą samoukiem. Od niemal 20 lat tworzy strony internetowe i różne aplikacje w kilku językach programowania. Jest też autorem licznych artykułów o Javie, programowaniu funkcyjnym ioraz o najlepszych praktykach kodowania. Bierze również udział w projektach open source.

Spis treści:

Przedmowa

Część I. Podstawy programowania funkcyjnego

• 1. Wprowadzenie do programowania funkcyjnego

  Co sprawia, że język jest funkcyjny?

  Koncepcje programowania funkcyjnego

  Funkcje czyste i transparentność referencyjna

  Niemutowalność

  Rekurencja

  Typy pierwszoklasowe i funkcje wyższego rzędu

  Kompozycja funkcyjna

  Rozwijanie funkcji

  Częściowe zastosowanie funkcji

  Ewaluacja leniwa

  Zalety programowania funkcyjnego

  Wady programowania funkcyjnego

  Podsumowanie

• 2. Funkcyjna Java

  Czym są wyrażenia lambda Javy?

  Składnia wyrażeń lambda

  Interfejsy funkcyjne

  Wyrażenia lambda i zmienne zewnętrzne

  A co z klasami anonimowymi?

  Instrukcja invokedynamic

  Wyrażenia lambda w działaniu

  Tworzenie wyrażeń lambda

  Wywoływanie wyrażeń lambda

  Odwoływanie się do metod

  Koncepcje programowania funkcyjnego w Javie

  Funkcje czyste i transparentność referencyjna

  Niemutowalność

  Typy pierwszoklasowe

  Kompozycja funkcyjna

  Ewaluacja leniwa

  Podsumowanie

• 3. Interfejsy funkcyjne pakietu JDK

  Cztery główne kategorie interfejsów funkcyjnych

  Funkcje

  Konsumenty

  Dostawcy

  Predykaty

  Dlaczego jest tak wiele wariantów interfejsu funkcyjnego?

  Argumentowość funkcji

  Typy proste

  Wypełnianie luki między interfejsami funkcyjnymi

  Kompozycja funkcyjna

  Rozszerzanie wsparcia funkcyjnego

  Dodawanie metod domyślnych

  Bezpośrednie implementowanie interfejsu funkcyjnego

  Tworzenie statycznych metod pomocniczych

  Podsumowanie

Część II. Podejście funkcyjne

• 4. Niemutowalność

  Mutowalność i struktury danych w OOP

  Niemutowalność (nie tylko) w programowaniu funkcyjnym

  Stan niemutowalności Javy

  java.lang.String

  Niemutowalne kolekcje

  Typy proste i obiektowe typy opakowujące

  Niemutowalna matematyka

  Java Time API (JSR-310)

  Typy wyliczeniowe

  Słowo kluczowe final

  Rekordy

  Jak osiągnąć niemutowalność?

  Powszechne praktyki

  Podsumowanie

• 5. Praca z rekordami

  Typy agregacji danych

  Krotki

  Prosty POJO

  Od POJO do niemutowalności

  Od POJO do rekordu

  Rekordy na ratunek

  Mechanizmy wewnętrzne

  Funkcjonalności rekordu

  Brakujące funkcjonalności

  Przypadki użycia i powszechne praktyki

  Walidacja rekordów i oczyszczanie danych

  Zwiększanie poziomu niemutowalności

  Tworzenie zmodyfikowanych kopii

  Rekordy jako lokalne krotki nominalne

  Lepsza obsługa opcjonalnych danych

  Serializowanie ewoluujących rekordów

  Dopasowywanie wzorców rekordów (od Javy 19)

  Jeszcze kilka słów na temat rekordów

  Podsumowanie

• 6. Przetwarzanie danych za pomocą strumieni

  Przetwarzanie danych za pomocą iteracji

  Iteracja zewnętrzna

  Iteracja wewnętrzna

  Strumienie jako funkcyjne potoki danych

  Funkcjonalności strumieni

  Spliterator, kręgosłup strumieni

  Budowanie potoków strumieniowych

  Tworzenie strumienia

  Wykonywanie pracy

  Kończenie strumienia

  Koszt operacji

  Modyfikowanie zachowania strumienia

  Używać strumienia czy nie?

  Podsumowanie

• 7. Praca ze strumieniami

  Strumieniowe typy proste

  Strumienie iteracyjne

  Strumienie nieskończone

  Liczby losowe

  Pamięć nie jest nieskończona

  Od tablic do strumieni i z powrotem

  Tablice typu obiektowego

  Tablicowe typy proste

  Niskopoziomowe tworzenie strumieni

  Praca z operacjami we-wy plików

  Odczytywanie zawartości katalogów

  Przechodzenie katalogów w głąb

  Przeszukiwanie systemu plików

  Odczytywanie plików linia po linii

  Zastrzeżenia dotyczące strumieni z operacjami we-wy plików

  Obsługa daty i czasu

  Kwerendowanie typów czasowych

  Strumienie z zakresem LocalDate

  Pomiar wydajności strumienia za pomocą narzędzia JMH

  Kolektory

  Kolektory downstreamowe

  Tworzenie własnego kolektora

  Jeszcze kilka słów na temat strumieni (sekwencyjnych)

  Podsumowanie

• 8. Równoległe przetwarzanie danych za pomocą strumieni

  Współbieżność a równoległość

  Strumienie jako równoległe potoki funkcyjne

  Strumienie równoległe w akcji

  Kiedy używać, a kiedy unikać strumieni równoległych?

  Wybór odpowiedniego źródła danych

  Liczba elementów

  Operacje strumieniowe

  Koszty ogólne strumienia i dostępne zasoby

  Przykład - jeszcze raz Wojna i pokój

  Przykład - liczby losowe

  Lista kontrolna dla strumieni równoległych

  Podsumowanie

• 9. Obsługa wartości null za pomocą typów Optional

  Problem z zerowymi referencjami

  Jak obsługiwać wartość null w Javie (przed wprowadzeniem Optional)?

  Najlepsze praktyki w zakresie obsługi wartości null

  Kontrole null z użyciem narzędzi

  Typy wyspecjalizowane, takie jak Optional

  Typy opcyjne na ratunek

  Czym jest Optional?

  Tworzenie potoków opcyjnych

  Opcje i strumienie

  Typy opcyjne jako elementy strumienia

  Operacje terminalne strumieni

  Opcyjne typy proste

  Zastrzeżenia

  Opcje są zwykłymi typami

  Metody uwzględniające tożsamość

  Narzut związany z wydajnością

  Szczególne kwestie dotyczące kolekcji

  Opcje i serializacja

  Jeszcze kilka słów na temat referencji null

  Podsumowanie

• 10. Obsługa wyjątków funkcyjnych

  Obsługa wyjątków Javy w pigułce

  Blok try-catch

  Różne rodzaje wyjątków i błędów

  Wyjątki sprawdzane w wyrażeniach lambda

  Wyodrębnianie kodu do postaci bezpiecznych metod

  Anulowanie sprawdzania wyjątków

  Sneaky throws

  Funkcyjne podejście do wyjątków

  Nierzucanie wyjątków

  Błędy jako wartości

  Wzorzec Próba, Powodzenie, Niepowodzenie

  Jeszcze kilka słów na temat funkcyjnej obsługi wyjątków

  Podsumowanie

• 11. Ewaluacja leniwa

  Porównanie leniwości i gorliwości

  Jak gorliwa jest Java?

  Ewaluacja minimalna

  Struktury sterowania

  Leniwe typy pakietu JDK

  Wyrażenia lambda i funkcje wyższego rzędu

  Podejście gorliwe

  Podejście bardziej leniwe

  Podejście funkcyjne

  Opóźnianie wykonywania za pomocą typu Thunk

  Tworzenie prostego typu Thunk

  Thunk bezpieczny dla wątków

  Jeszcze kilka słów na temat leniwości

  Podsumowanie

• 12. Rekurencja

  Czym jest rekurencja?

  Porównanie rekurencji głowowej i ogonowej

  Rekurencja i stos wywołań

  Bardziej złożony przykład

  Iteracyjne przechodzenie drzewa

  Rekurencyjne przechodzenie drzewa

  Strumienie rekurencyjne

  Jeszcze kilka słów na temat rekurencji

  Podsumowanie

• 13. Zadania asynchroniczne

  Porównanie zadań synchronicznych i asynchronicznych

  Typy Future Javy

  Projektowanie potoków asynchronicznych przy użyciu typu CompletableFuture

  Obiecywanie wartości

  Tworzenie instancji CompletableFuture

  Komponowanie i łączenie zadań

  Obsługa wyjątków

  Operacje terminalne

  Tworzenie metody pomocniczej CompletableFuture

  Ręczne tworzenie i rozwiązywanie

  Ręczne tworzenie

  Ręczne rozwiązywanie

  Przypadki użycia dla ręcznie utworzonych i ukończonych instancji

  Pule wątków i limity czasu

  Jeszcze kilka słów na temat zadań asynchronicznych

  Podsumowanie

• 14. Funkcyjne wzorce projektowe

  Czym są wzorce projektowe?

  (Funkcyjne) wzorce projektowe

  Wzorzec Metoda Wytwórcza

  Wzorzec Dekorator

  Wzorzec Strategia

  Wzorzec Budowniczy

  Jeszcze kilka słów na temat funkcyjnych wzorców projektowych

  Podsumowanie

• 15. Funkcyjne podejście do Javy

  Porównanie zasad OOP i FP

  Funkcyjny sposób myślenia

  Funkcje są typami pierwszoklasowymi

  Unikanie skutków ubocznych

  Funkcyjne przetwarzanie danych za pomocą mapowania, filtrowania i redukcji

  Implementacje opierają się na abstrakcjach

  Budowanie funkcyjnych pomostów

  Ułatwienie równoległości i współbieżności

  Uwaga na potencjalny narzut

  Architektura funkcyjna w świecie imperatywnym

  Od obiektów do wartości

  Separacja zagadnień

  Różne rozmiary FC/IS

  Testowanie FC/IS

  Jeszcze kilka słów na temat funkcyjnego podejścia do Javy

  Podsumowanie