Java 8: Expresiones Lambdas y API Stream BarCamp RD 2016

Java 8: Expresiones
Lambdas y API Stream en
la Práctica
Eudris Cabrera
Noviembre 19, 2016
#BarCampRD2016

Eudris Cabrera
Graduado de Ingeniería Telemática en la PUCMM.
Entusiasta de la tecnología y el software libre,
desarrollador Java, instructor ocasional (Java / Linux),
aficionado del béisbol/sóftbol y los bailes latinos.
En el tiempo libre, escribe artículos, realiza charlas,
participa en eventos tecnológicos y ayuda en la
revisión de documentación técnica en el mundo Java
y el código abierto.

Breve Reseña sobre Java 8
Expresiones Lambda
Introducción al Stream API
Conceptos Avanzados sobre
Lambda y API Stream
Consejos Prácticos
Agenda

Java SE 8
Liberado en marzo del 2014, es la
plataforma que incluye la actualización
más grande para el modelo de
programación Java desde el lanzamiento
de la plataforma en 1996.
Incluye nuevas funcionalidades e
incorpora las características de los
lenguaje funcionales.

Funciones como entidades de primer nivel
La programación funcional establece que las funciones
(métodos) sean definidas como entidades de primer nivel
¿Qué
significa
eso?
Qué las funciones pueden ser usada de la misma forma que
usamos enteros (integers) o cadenas de caracteres(strings).
Se pueden pasar funciones como parámetros a otras funciones
y pueden ser retornada como resultado de otras funciones.

Ejemplo
Funciones como entidades de primer nivel
public void printTeamsWithPredicate(List<Team> teams, Predicate<Team> tester){
for (Team t : teams) {
if(tester.test(t)){
System.out.println(""+ t.toString());
}
}
}
Predicate<Team> hasNotWonWS = new Predicate<Team>() {
@Override
public boolean test(Team t) {
return !t.isHasWonWoldSeries();
}
};
printTeamsWithPredicate(teams, hasNotWonWS);

Ejemplo
Ejemplo anterior usando expresiones lambdas.
printTeamsWithPredicate(teams, (Team t) -> !t.isHasWonWoldSeries());

Expresiones lambdas
Una expresión lambda representa una
función anónima.
λx → x+x
Función anónima que toma un número x y devuelve el resultado x + x.

Sintaxis
() -> System.out.println("Hello Lambda")
x -> x + 10
(int x, int y) -> { return x + y; }
(String x, String y) -> x.length() – y.length()
(int a, int b) --> a + b
(int a) --> a + 1
(int a, int b) --> {
System.out.println(a + b);
return a + b;
}
() --> new ArrayList();

Una expresión lambda se compone de un conjunto de
parámetros, un operador lambda (->) y un cuerpo de la
función.

¿Por qué Java necesita
Expresiones Lambda?

● Java necesitaba cambios para simplificar la
codificación paralela.
● Es muy útil para evitar tener que escribir
métodos que sólo utilizamos una vez.
● Simplifica cómo pasar comportamiento como
un parámetro (podemos pasar expresiones
lambda a métodos como argumentos).

Interfaces Funcionales
En Java, una interfaz funcional es, básicamente, una interfaz con un
único método abstracto.
Este tipo de interfaces también son conocidos como tipos SAM
(Single Abstract Method).
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
Runnable r = () -> System.out.println("Hello Lambda");

Metodos Predeterminados("Default")
● Tradicionalmente, las interfaces no pueden tener definiciones de método
(sólo declaraciones).
● Métodos predeterminados (Default) permite realizar implementaciones por
defecto dentro de una interfaz.
public interface A {
default void foo() {
System.out.println("Calling A.foo()");
}
}
public class Clazz implements A {
}

java.util.function
● Predicate<T> - Recibe un argumento tipo T y retorna un booleano.
● Consumer<T> - una acción que se realiza sobre un objeto
● Function<T,R> - a funcion que transforma un valor T a R
● Supplier<T> - provee una instancia de T (como un factory).
● UnaryOperator<T> - Forma especializada de Function. Recibe un
valor T como argumento y retorna del un valor del mismo tipo T.
● BinaryOperator<T> - Forma especializada de BiFunction. Recibe
dos argumentos y retorna un resultado, todos del mismo tipo.

Introducción al API Stream
Stream:
● Representa una abstracción para
especificar cálculos agregados
(acumulativos).
● Simplifica la descripción de los cálculos
agregados (laziness,paralelismo).

Elementos de un Stream
Un Stream se compone de 3 elementos:
● Un origen
● Cero o más operaciones intermedias
● Una operación final (salida o un resultado)

Ejemplo
long totalEquipos = teams.stream()
.filter(t -> t.isHasWonWoldSeries())
.mapToInt(Team::getLastTimeWonWorldSeries)
.count();
Source
Intermediate
operations
Terminal
operation

java.util.stream
filter/map/reduce para Java

java.util.stream
List<MLBTeam> teams = ..;
// sequential version
Stream stream = students.stream();
//parallel version
Stream parallelStream = students.parallelStream();

java.util.stream
Stream Sources (Origen)
● Collections
● Generadores (Generators)
● Otros Streams

Ejemplo
Antes de Java 8
Collection<Team> worldSeriesWinners = new ArrayList<>();
for (Team team : teams) {
if (team.isHasWonWoldSeries()) {
worldSeriesWinners.add(team);
}
}
Java 8
Collection<Team> worldSeriesWinners = teams
.stream()
.filter(p -> p.isHasWonWoldSeries())
.collect(Collectors.toList());

Ejemplo
Procesar la siguiente lista para que solamente contenga cadena de caracteres impares y en letra minúscula.
List<String> list = Arrays.asList("BarCamp", "MongoDB", "10Gen", "TokuMX", "Nagios", "PUCMM", "Ruby", "JSON", "JSON");
Solución usando clase anónima
List<String> newList = list
.stream()
.filter(new Predicate<String>() {
@Override
public boolean test(String t) {
return (t.length() % 2)==1;
}
}).map(String::toLowerCase)

Ejemplo
Procesar la siguiente lista para que solamente contenga cadena de caracteres impares y en letra minúscula.
List<String> list = Arrays.asList("BarCamp", "MongoDB", "10Gen", "TokuMX", "Nagios", "PUCMM", "Ruby", "JSON", "JSON");
Solución usando expresiones lambdas
.stream()
.filter(s -> (s.length() % 2)==1)
.map(String::toLowerCase)

Ejemplo
Usando Generadores (Generators)
OptionalInt one = IntStream.generate(() -> 1)
.limit(10)
.distinct()
.findFirst();

Method References
Nos permiten utilizar un método como una expresión lambda.
Formato: target_reference::method_name
class Person {
private String name;
private int age;
public int getAge() {return this.age;}
public String getName() {return this.name;}
}
Person[] people = ...;
Comparator<Person> byName = Comparator.comparing(Person::getName);
Arrays.sort(people, byName);

Method References
(Tipos)
● Método estático (ClassName::methName)
● Un método de instancia de un objeto particular
(instanceRef::methName)
● Un método super de un objeto particular (super::methName)
● Un método de instancia de un objeto arbitrario de un tipo particular
(ClassName::methName)
● Un constructor de una clase (ClassName::new)
● Un constructor de un arreglo (TypeName[]::new)

java.util.stream
Operaciones Intermedias
● .filter
● .map
● .flatMap
● .peek
● .distinct
● .sorted
● .limit
● .substream

Ejemplo
a) filter(Predicate predicate)
OptionalInt oldestYear = teams.stream()
.min();
b) map(Function<? super T, ? extends R> mapper)
List<String> list = Arrays.asList("BarCamp", "MongoDB", "10Gen",
"TokuMX", "Nagios", "PUCMM", "Ruby", "JSON", "JSON");
.stream()
OptionalInt one = IntStream
.generate(() -> 1)
.limit(10)
.distinct()
.findFirst();
limit(long maxSize)
distinct()

Ejemplo
a) flatMap(Function<T, Stream<R>):Stream<R>
Permite transformar cada elemento del Stream en otro Stream y al final concatenarlos todos en uno solo. Es un poco
confuso, pero pensemos que cuando tengamos un Stream<Stream<R>>, este método nos permitirá transformarlo en
Stream<R>.
List<String> lista = Arrays.asList("BarcampRD", "BarcampRD Lambdas y API Stream");
Stream stream = lista.stream()
.map(s -> s.split(" ")) // Stream<String[]>
.flatMap(Arrays::stream) // Stream<String>
.distinct(); // Stream<String> de 5 elementos

java.util.stream
Operaciones Finales (Terminal Operations)
● reducers like reduce(), count(), findAny(), findFirst()
● collectors (collect())
● forEach
● iterators

Ejemplo
Creación de un Stream vacío
Stream<String> emptyStream = Stream.empty();
long val = emptyStream.count();
Suma de arreglo de enteros
int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
int sum = Arrays.stream(numbers).sum();
Convertir Stream a List
List<String> abc = Stream.of("a", "b", "c")
Usando operación count
long count = Stream.of("one").count();

Ejemplo
Usando operación noneMatch
boolean noElementEqualTo5 = IntStream.of(1, 2, 3)
.noneMatch(p -> p == 5);
Usando operación allMatch
List<String> teams = Lists.newArrayList("St. Louis Cardinals Team", "NY Mets Team", "LA Angels Team",
"Washington Nationals Team", "LA Dodgers Team");
boolean containsAL = teams.stream().allMatch(p -> p.contains("Team"));

Ejemplo
Usando forEach(Consumer c)
List<Team> teams = new ArrayList<>();
teams.add(new Team("STL", "St. Louis Cardinals", true, 2011));
teams.add(new Team("NYM", "NY Mets", true, 1986));
teams.add(new Team("LAA", "LA Angels", true, 2002));
teams.add(new Team("WSN", "Washington Nationals", false, 0));
teams.add(new Team("LAD", "LA Dodgers", false, 0));
teams.forEach(p -> System.out.println(p));

Streams de objetos y tipos primitivos
● Java tiene valores primitivos, así como tipos de objetos.
● Para mejorar la eficiencia de Stream tenemos tres Stream de tipos primitivos
○ IntStream, DoubleStream, LongStream
● Pueden usarse junto a los métodos mapToInt(), mapToDouble(),
mapToLong()

Ejemplo
Trabajando con mapToInt(ToIntFunction<T>)
int highScore = students.stream()
.filter(s -> s.graduationYear() == 2015)
.mapToInt(s -> s.getScore())
.max();
OptionalInt oldestYear = teams.stream()
.min();
Method
References

Ejemplo
Trabajando con mapToInt(ToIntFunction<T>)
long totalEquipos = teams.stream()
.count();
Trabajando con mapToDouble(ToDoubleFunction<T>)
List<Transaccion> trxs = ...
//Stream de decimales cuyos elementos son el valor de las transacciones
DoubleStream stream = trxs.stream().mapToDouble(Transaccion::getValor);
Method
References

Nuevos métodos útiles en Java 8
que pueden utilizar Lambdas
Iterable
Iterable.forEach(Consumer c)
Collection
Collection.removeIf(Predicate p)
List
List.replaceAll(UnaryOperator o)
List.sort(Comparator c)
Reemplaza "Collections.sort(List l, Comparator c)"

Ejemplo
Usando Collection.removeIf(Predicate p)
List<Person> personList = new ArrayList<>();
personList.add(new Person("Wilson",35));
personList.add(new Person("Peter",25));
personList.add(new Person("Jones",27));
Usando Predicate como una clase anónima
personList.removeIf(new Predicate<Person>() {
@Override
public boolean test(Person person) {
return "Jones".equals(person.getName());
}
});

Ejemplo
Usando Collection.removeIf(Predicate p)
Usando Predicate como expresion Lambda.
1.
personList.removeIf((Person person) -> "Jones".equals(person.getName()));
2.
personList.removeIf(person -> "Jones".equals(person.getName()));

Ejemplo
Procesar la siguiente lista para que solamente contenga cadena con letra mayúscula.
Antes de Java 8
List<String> list = Arrays.asList("Alfa", "Bravo", "Charlie", "Delta", "Echo", "Golf");
List<String> listUC=Lists.newArrayList();
for (ListIterator<String> it = list.listIterator(); it.hasNext();) {
listUC.add(it.next().toUpperCase());
}
Usando List.replaceAll(UnaryOperator o)
list.replaceAll(String::toUpperCase);
Method References

Ejemplo
Ordenar la siguiente lista por nombre de personas.
Antes de Java 8
Collections.sort(personList, new ComparePersonsByName());
class ComparePersonsByName implements Comparator<Person> {
@Override
public int compare(Person p1, Person p2) {
return p1.getName().compareTo(p2.getName());
}
}

Ejemplo
Java 8
Collections.sort(personList, (Person p1, Person p2) -> p1.getName().compareTo(p2.getName()));

Ejemplo
Java 8
Usando el método por defecto Comparator.comparing
1.
personList.sort(Comparator.comparing((Person p) -> p.getName()));
2.
personList.sort(Comparator.comparing(p -> p.getName()));

Ejemplo
Java 8
Usando el método por defecto Comparator.comparing y methods references
personList.sort(Comparator.comparing(Person::getName));
Usando import estático
personList.sort(comparing(Person::getName));

Ejemplo
Java 8
Comparación de dos niveles
personList.sort(Comparator.comparing(Person::getAge).thenComparing(Person::getName));
Usando import estático
personList.sort(comparing(Person::getAge).thenComparing(Person::getName));
methods references

Usando colectores (collectors)
List<String> teamsWithNull = Lists.newArrayList(null, "NY Mets", null,
"Washington Nationals",
"LA Angels", null);
List<String> filterStrings = teamsWithNull
.stream()
.filter(p -> p != null)
Convertir a un List sin
valores nulos

Antes de Java 8
Map<String, Team> mappedTeams = new HashMap<>();
for (Team team : teams) {
mappedTeams.put(team.getTeamId(), team);
}
Java 8
Map<String, Team> mappedTeams = teams
.stream()
.collect(Collectors.toMap(Team::getTeamId, (p) -> p));
Convertir un List a un
Map

Antes de Java 8
List<RutasPuntos> puntos = ModeloRutas.getInstancia().getPuntoPorRutas(ruta.getIdruta());
Set<Waypoint> waypoints = new HashSet<Waypoint>();
for (RutasPuntos rutasPuntos : puntos) {
searchCriteria.setNameEquals(rutasPuntos.getSector().getDescripcion());
searchCriteria.setMaxRows(1);
ToponymSearchResult searchResult = WebService.search(searchCriteria);
for (Toponym toponym : searchResult.getToponyms()) {
waypoints.add(new Waypoint(toponym.getLatitude(), toponym.getLongitude()));
}
WaypointPainter painter = new WaypointPainter();
painter.setWaypoints(waypoints);
}

Java 8 clase anónima
Set<Waypoint> waypoints;
waypoints = searchResult.getToponyms()
.stream()
.map(new Function<Toponym, Waypoint>() {
@Override
public Waypoint apply(Toponym toponym) {
return new Waypoint(toponym.getLatitude(), toponym.getLongitude());
}
})
.collect(Collectors.toSet());
}

Java 8 expresiones lambdas
Set<Waypoint> waypoints;
waypoints = searchResult.getToponyms().stream()
.map((Toponym toponym) -> new Waypoint(toponym.getLatitude(), toponym.getLongitude()))
.collect(Collectors.toSet());
}

Depuración (Debugging)
Una forma de hacer depuración de aplicaciones que usen lambas y Streams es usando el método
+peek(Consumer<T>):Stream<T> , el cuál es una operación intermedia y por lo tanto no interrumpe el procesamiento del
Stream.
List<String> newList1 = list
.stream()
.peek(System.out::println)
Colocar un breakpoint
list
.stream()
.peek(s -> s.toString())

Depuración(Debugging)
Algunas veces hacer debugging con expresiones lambdas resulta ser un poco tedioso. Las expresiones lambdas no se
compilan como las clases anónimas, sino que son compiladas con llamadas a invokedynamic y su implementación se
hace en tiempo de ejecución.
Una solución alternativa a estos casos es la siguiente:
- Extraer el código de una expresión Lambda en un método separado.
- Sustituir la expresión Lambda con method reference por un nuevo método.
- Establecer puntos de interrupción en las sentencias en el nuevo método.
- Examinar el estado del programa utilizando depurador.

Consejos Prácticos
● Streams pueden ser infinitos, así como finitos. No existe el concepto de
"ruptura" de un Stream. Utilice la operación final (terminal) correspondiente
para detener el procesamiento O utilice el Stream de forma infinita.
● Evite forEach (excepto en casos especiales)
● Necesitas pensar en programación funcional más que programación
imperativa (trate de dejar de pensar en los bucles).
● Piense en la forma de abordar los problemas utilizando recursividad.

Referencias
Libros:
Functional Programming in Java (Dr. Venkat Subramaniam)
Enlaces:
http://slidedeck.io/DDuarte/java8-slides
http://docs.oracle.com/javase/tutorial/java/javaOO/lambdaexpressions.html
https://dzone.com/articles/java-lambda-expressions-basics
http://www.oracle.com/technetwork/es/articles/java/expresiones-lambda-api-stream-java-2633852-esa.html
http://www.oracle.com/technetwork/es/articles/java/expresiones-lambda-api-stream-java-2737544-esa.html
http://www.infoq.com/presentations/java-8-lambda-streams
http://www.infoq.com/articles/Java-8-Lambdas-A-Peek-Under-the-Hood

https://github.com/ecabrerar/java-8-mas-alla-de-las-expresiones-lambda
Código fuente de los ejemplos en GitHub

Asuntos Legales
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Eudris Cabrera Rodríguez
Ingeniero Telemático
Desarrollador de Software / Consultor Informático
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