在 Java 中使用函数式编程时如何处理可变状态？

在 Java 中使用函数式编程处理可变状态时，可采用以下方法：使用不可变集合，防止集合本身被修改；创建新的不可变对象，包含修改后的值，并返回新对象；使用同步，防止多线程访问时产生数据竞争。实战案例中，对于求和偶数的函数，可变状态解决方案为遍历列表并累加偶数；不可变状态解决方案为使用流 API 筛选和累加偶数。

在 Java 中使用函数式编程处理可变状态

在面向对象编程中，对象的状态是可变的，这意味着对象的值可以在其生命周期内发生变化。然而，在函数式编程中，状态应该是不可变的，以确保函数的纯洁性。

当在 Java 中使用函数式编程时，处理可变状态是一个常见的问题。下面介绍几种方法：

1. 使用不可变集合：

使用不可变集合（如 List.of()、Set.of()）可以防止集合本身被修改。尽管集合中的元素可能仍然是可变的，但这可以防止意外修改集合。

例如：

import java.util.List;

public class Example1 {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = List.of("John", "Jane", "Bob");
        names.add("Alice"); // 编译错误：不可变列表
    }
}

2. 使用不可变对象：

创建一个新的不可变对象，该对象包含修改后的值，并返回该新对象。这将保持原始对象的不可变性。

例如：

public class Example2 {

    private int counter;

    public Example2(int counter) {
        this.counter = counter;
    }

    public int getCounter() {
        return counter;
    }

    public Example2 withIncreasedCounter() {
        return new Example2(counter + 1);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Example2 example = new Example2(0);
        Example2 updatedExample = example.withIncreasedCounter();
        System.out.println(example.getCounter()); // 仍为 0
        System.out.println(updatedExample.getCounter()); // 1
    }
}

3. 使用同步：

当多个线程同时访问同一个可变对象时，可以使用同步来防止数据竞争。

例如：

public class Example3 {

    private int counter;

    public synchronized int getCounter() {
        return counter;
    }

    public synchronized void increaseCounter() {
        counter++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Example3 example = new Example3();
        Thread thread1 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                    example.increaseCounter();
                }
            }
        };
        Thread thread2 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                    example.increaseCounter();
                }
            }
        };
        thread1.start();
        thread2.start();
        try {
            thread1.join();
            thread2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(example.getCounter()); // 200000
    }
}

实战案例：

假设我们有一个函数 sumEvenNumbers(List<Integer> numbers)，它应该求和一个给定列表中所有偶数。

可变状态解决方案：

public class Example4 {

    public static int sumEvenNumbers(List<Integer> numbers) {
        int sum = 0;
        for (Integer number : numbers) {
            if (number % 2 == 0) {
                sum += number;
            }
        }
        return sum;
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
        int result = sumEvenNumbers(numbers);
        System.out.println(result); // 12
    }
}

不可变状态解决方案：

public class Example5 {

    public static int sumEvenNumbers(List<Integer> numbers) {
        return numbers.stream()
                .filter(number -> number % 2 == 0)
                .reduce(0, Integer::sum);
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
        int result = sumEvenNumbers(numbers);
        System.out.println(result); // 12
    }
}