[TOC] ## 高階函數的使用 通過上一小節我們已經知道，Lambda表達式都是定義在方法內部，那么，在定義Lambda表達式時還可以在其他地方聲明嗎？答案是可以。**Lambda表達式還可以作為函數的實際參數或者返回值存在**，而這種聲明，**在Kotlin中叫做高階函數**。將Lambda表達式作為參數或返回值，會**大大地簡化程序開發時的代碼，提高程序開發效率**。接下來我們將針對高級函數進行詳細講解。 ### 函數作為參數使用 Lambda表達式，除了定義在方法的內部，**還可以作為函數的實參**，這種做法拓寬了我們的編程思維。 例如有一個[1,50]的區間，想要根據條件對元素進行選擇，此時可以選擇大于1的，可以選擇大于2的，可以選擇能被5整除的……，但由于選擇條件很多，不可能把所有的選擇條件都定義成方法，**此時最好的辦法就是將Lambda表達式作為參數，在選擇元素的時候指定選擇條件**。接下來我們通過一個案例來演示函數作為參數的使用，具體代碼如下所示。 ``` //給區間定義一個擴展方法 fun IntRange.pickNum(function: (Int) -> Boolean): List<Int> { val resultList = mutableListOf<Int>() //聲明集合 for (i in this) { //this指向定義的區間(IntRange)范圍1-20 if (function(i)) { //方法名(參數)指向傳遞過來Lambda表達式判斷是否滿足條件 resultList.add(i) //符合條件的數據添加到集合中 } } return resultList //將集合返回 } fun main(args: Array<String>) { //定義區間范圍1-20 val list = 1..20 println("--------能被5整除的數--------") println(list.pickNum({ x: Int -> x % 5 == 0 })) println("--------能被10整除的數--------") println(list.pickNum({ x: Int -> x % 10 == 0 })) } ``` 運行結果： ``` --------能被5整除的數-------- [5, 10, 15, 20] --------能被10整除的數-------- [10, 20] ``` 在上述代碼中，首先聲明了一個方法IntRange.pickNum（function:（Int）-＞Boolean），將Lambda表達式當作參數傳遞。第4行代碼中的this指向定義的區間（1..20），然后通過第5～7行代碼進行判斷此數字是否滿足條件，如果滿足條件就添加到集合中。 >[success]需要注意的是，針對“`function:（Int）-＞Boolean`”函數作為參數，需要知道以下幾點。 > * function：形式參數名（**形參參數名**），可以任意修改。 > * (Int)-＞Boolean：形式參數類型（**形參數據類型**），這里描述的是一個函數類型，函數的參數是Int類型，函數的返回值是Boolean類型。 ### 函數作為參數優化 當Lambda表達式作為函數參數使用時，還有3種優化形式，這**3種優化形式分別是省略小括號、將參數移動到小括號外面、使用it關鍵字**，接下來我們就針對這3種優化形式進行詳細的講解。 #### 省略小括號 **如果函數只有一個參數，且這個參數類型是一個函數類型，則在調用函數時可以去掉函數名稱后面的小括號**，具體代碼如下所示。 ``` //給區間定義一個擴展方法 fun IntRange.pickNum(function: (Int) -> Boolean): List<Int> { val resultList = mutableListOf<Int>() for (i in this) { if (function(i)) { resultList.add(i) } } return resultList } fun main(args: Array<String>) { //定義區間 val list = 1..50 println("--------選擇出能被10整除的--------") //省略之前 println(list.pickNum({ x: Int -> x % 10 == 0 })) //省略之后 println(list.pickNum { x: Int -> x % 10 == 0 }) } ``` 運行結果： ``` --------選擇出能被10整除的-------- [10, 20, 30, 40, 50] [10, 20, 30, 40, 50] ``` 在上述代碼中，**`pickNum（function:（Int）-＞Boolean）`函數只有一個參數，并且參數類型是函數類型，因此在調用函數時，可以省略函數名稱后面的小括號，直接使用`pickNum{x:Int-＞x%10==0}`即可**。 #### 將參數移動到小括號外面 **如果一個函數有多個參數，但是最后一個參數類型是函數類型，那么在調用函數時，可以將最后一個參數從括號中移出，并且去掉參數之間的符號“,”**，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { //定義區間 val list = 1..50 println("--------選擇出能被10整除的--------") //將參數從括號中移出之前 println(list.pickNum(1,{ x: Int -> x % 10 == 0 })) //將參數從括號中移出之后 println(list.pickNum(1) { x: Int -> x % 10 == 0 }) } //給區間定義一個擴展方法 fun IntRange.pickNum(need: Int, function: (Int) -> Boolean): List<Int> { val resultList = mutableListOf<Int>() for (i in this) { if (function(i)) { resultList.add(i) } } return resultList } ``` 運行結果： ``` --------選擇出能被10整除的-------- [10, 20, 30, 40, 50] [10, 20, 30, 40, 50] ``` 在上述代碼中，**函數pickNum()有兩個參數，一個是Int類型的，另一個是函數類型的。當調用該函數時，可以將Lambda表達式`(1,{ x: Int -> x % 10 == 0 })`移動到括號之外，即`list.pickNum（1）{x:Int-＞x%10==0}`**。 #### 使用it關鍵字 **無論函數包含多少個參數，如果其中有參數是函數類型，并且函數類型滿足只接收一個參數的要求，可以用it關鍵字代替函數的形參以及箭頭**，具體代碼如下所示。 ``` //給區間定義一個擴展方法 fun IntRange.pickNum(function: (Int) -> Boolean): List<Int> { val resultList = mutableListOf<Int>() for (i in this) { if (function(i)) { resultList.add(i) } } return resultList } fun main(args: Array<String>) { //定義區間 val list = 1..50 println("--------選擇出能被10整除的--------") //使用it關鍵字之前 println(list.pickNum { x: Int -> x % 10 == 0 }) //使用it關鍵字之后 println(list.pickNum { it % 10 == 0 }) } ``` 運行結果： ``` --------選擇出能被10整除的-------- [10, 20, 30, 40, 50] [10, 20, 30, 40, 50] ``` 在上述代碼中，`pickNum(function: (Int) -> Boolean)`函數只有一個參數，其中“`function:（Int）-＞Boolean`”參數是函數類型并且只接收一個參數，因此在調用函數時，可以**使用it關鍵字代替函數形參以及箭頭**，即`list.pickNum{it%10==0}`。 >[success] **總結** Kotlin與Java中的函數對比 在Kotlin中有這樣一句話：“函數，在Kotlin中是一等公民”。怎么去理解這句話呢？其實可以**從放置位置和定義形式兩個方面去理解**。在Java中函數定義形式就一種，放置位置都在類或者接口中。 然而在Kotlin中，從函數定義形式方面來講，函數可以有普通的定義方式、可以用表達式函數體、可以把Lambda賦值給變量；從函數放置的位置方面來講，函數可以放置在類的外面（頂層函數）、可以放置在方法的內部（嵌套函數）、可以作為參數傳遞、可以作為函數的返回值。函數的功能非常強大與靈活，并且地位大大提升，所以說Kotlin中的函數就是一等公民。 ### 函數作為返回值 函數不僅可以作為參數使用，還可以**作為返回值使用**。接下來我們通過一個普通用戶與VIP用戶購物的案例進行演示，具體代碼如下所示。 ``` enum class USER { //聲明枚舉 定義兩種類型 NORMAL, VIP } //聲明方法 fun getPrice(userType: USER): (Double) -> Double { if (userType == USER.NORMAL) { //判斷類型是否是普通類型 return { it } } return { price -> 0.88 * price } } fun main(args: Array<String>) { val normalUserPrice = getPrice(USER.NORMAL)(200.0) println("普通用戶價格：$normalUserPrice") val vipPrice = getPrice(USER.VIP)(200.0) println("超級會員價格：$vipPrice") } ``` 運行結果： ``` 普通用戶價格：200.0 超級會員價格：176.0 ``` 在上述代碼中，首先聲明一個方法`getPrice(userType: USER): (Double) -> Double`，**將Lambda表達式當作返回值使用**。 **需要注意的是**，針對`(Double) -> Double`函數作為返回值，需要注意以下幾點。 * (Double)：為Lambda表達式的參數類型。 * `-> Double`：這里的Double為Lambda表達式的返回值，即當前getPrice()方法的返回值。 ### 標準庫中的高階函數 通過上一節的學習，我們會發現高階函數相比普通函數不僅減少了代碼的編寫，而且使用也更加靈活，因此，**Kotlin官方提供了一些定義好的高階函數，方便使用**。本節我們將針對標準庫中的高階函數進行詳細講解。 #### 高階函數操作集合 在實際開發中，很多數據都會通過集合來封裝，不可避免地會**有大量的集合操作**，例如常見的增刪改查，復雜的排序、查找等。那么在處理這些業務邏輯時就會耗費一些時間去思考如何在最短的時間高效地完成這些集合操作。為了解決這個問題，**Kotlin標準庫定義了大量的對于集合操作的函數**，在本節中我們將選取一些常用、具有代表性的函數進行講解。 ##### 查找元素操作 Collections中提供了一些常用的方法用于查找、匹配集合中的元素，如表6-1所示。  :-: 表6-1　集合中常見的高階函數——查找 在表6-1中，**每個方法都接收一個函數式表達式作為參數，并且Interable為集合的基類**，所以在實現的過程中可以直接通過集合對象來調用方法即可。接下來我們來通過一些案例對表中的方法進行學習。 * **（1）find()方法** find()方法**用于查找并返回指定條件的第1個元素，沒有找到符合條件的元素返回NULL**。接下來我們通過一個案例進行演示，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = listOf(-2, -1, 0, 1, 2) println("----------find----------") println("找出大于0的元素：${list.find { it > 0 }}") println("找出等于3的元素：${list.find { it == 3 }}") } ``` 運行結果： ``` ----------find---------- 找出大于0的元素：1 找出等于3的元素：null ``` 在上述代碼中，定義了一個集合來存儲5個元素，然后通過find()方法分別查找大于0與等于3的元素，在該集合中會發現元素1和元素2大于0。但是**find()方法只會返回符合條件的第一個元素，所以輸出結果為1，然而集合中并沒有等于3的元素，所以會返回NULL**。 * **（2）first()與last()方法** **first()方法用于查找并返回指定條件的第1個元素，last()方法用于查找并返回指定條件的最后1個元素，如果這兩個方法在查找時沒有找到匹配的元素，會在運行時拋出異常**。接下來我們通過一個案例進行演示，具體代碼如下 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = listOf(-2, -1, 0, 1, 2) println("----------first----------") println("大于0的元素：${list.first { it > 0 }}") println("大于0的元素：${list.last { it > 0 }}") println("等于3的元素：${list.first { it == 3 }}") } ``` 運行結果： ``` ----------first---------- 大于0的元素：1 大于0的元素：2 Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException: Collection contains no element matching the predicate. at FileKt.main (File.kt:23) ``` 從運行結果可以看出，在first()方法查找元素時返回的是符合條件的第1個元素1，而last()方法查找元素時返回的是符合條件的最后一個元素2。當在集合中沒有找到滿足指定條件的元素時會報出一個異常`java.util.NoSuchElementException`。 * **（3）single()方法** **single()方法用于在當前的集合中查找滿足指定條件的一個元素**。需要注意的是，**滿足條件的元素只能有一個，多個或者沒有都會拋出異常**。接下來我們通過一個案例進行演示，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = listOf(-2, -1, 0, 1, 2) println("大于1的元素：${list.single { it > 1 }}") println("大于-2的元素：${list.single { it > 0 }}") } ``` 運行結果： ``` 大于1的元素：2 Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Collection contains more than one matching element. at FileKt.main (File.kt:26) ``` 在上述代碼中，第4行代碼聲明的條件為集合中的元素大于1，而大于1的元素只有2，所以返回結果為2。在第7行中，聲明的條件為集合中的元素大于0，而大于0的元素有兩個，分別為1和2，但是結果直接拋出了異常，這說明single()方法只能用于查找當前集合中符合條件的一個元素，否則會拋出異常。 * **（4）takeWhile()方法** 以上find()、first()等幾個方法都是在當前的集合中查找滿足條件的一個元素。那么**怎樣查找多個滿足條件的元素呢**？此時就需要使用**takeWhile()方法：查找并返回指定條件的列表，如果沒有找到則返回一個空的列表，第一個元素必須滿足條件否則不會繼續查找**。接下來我們通過一個案例來演示如何使用takeWhile()方法，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = listOf(-2, -1, 0, 1, 2) println("大于-3的元素：${list.takeWhile { it > -3 // 第一個需求 }}") println("大于0的元素：${list.takeWhile { it > 0 // 第二個需求 }}") println("小于0的元素：${list.takeWhile { it < 0 // 第三個需求 }}") } ``` 運行結果： ``` 大于?3的元素：[?2,?1, 0, 1, 2] 大于0的元素：[] 小于0的元素：[?2,?1] ``` 在上述代碼中，聲明了3個需求條件，第1個條件是查找大于-3的元素，可以看到集合中的每一個元素都大于-3，所以輸出集合中所有元素。第2個需求是查找大于0的元素，通過觀察集合中的元素可以發現大于0的元素有1和2，但是結果卻輸出了一個空的列表。這個是什么原因呢？原因就是**當調用takeWhile()方法時，匹配條件必須是第1個元素滿足條件才可以繼續向下查找，而在集合中第1個元素是-2，-2是小于0的，所以返回一個空的列表**。同理，第3個需求查找小于0的元素，只有-1與-2，所以輸出的結果就是-1和-2。 * **（5）filter()方法** **filter()方法：查找并返回指定條件的列表，如果沒有找到則返回一個空的列表，只要滿足條件即可** 在通過**takeWhile()方法**進行查找時，我們發現**有一個局限性是必須滿足第1個條件的情況下，才可以繼續向下查找，這樣會導致后面符合條件的元素無法輸出**。如果想要將滿足條件的所有元素都輸出，則需要使用filter()方法執行查找操作。接下來我們通過一個案例進行演示，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = listOf(-2, -1, 0, 1, 2) println("大于-3的元素：${list.filter { it > -3 //第一個需求 }}") println("大于0的元素：${list.filter { it > 0 //第二個需求 }}") println("小于0的元素：${list.filter { it < 0 //第三個需求 }}") } ``` 運行結果： ``` 大于?3的元素：[?2,?1, 0, 1, 2] 大于0的元素：[1, 2] 小于0的元素：[?2,?1] ``` 從運行結果可以看出，在使用filter()方法時，與takeWhile()方法比較類似，都是找到滿足條件的元素以列表的形式輸出，但是使用takeWhile()方法時第1個元素必須滿足條件，否則結束查找，而**filter()方法是從第1個元素至最后一個元素一一查找，只要是有滿足條件的元素就添加至列表中并返回**。 * **（6）count()方法** **count()方法用于查找當前集合中滿足于當前條件的元素個數**，例如查找一個集合中所有大于100的元素個數。接下來我們通過使用count()方法查找集合中所有大于100的元素個數，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = listOf(60, 80, 100, 120, 140) println("查找大于100的元素個數：${list.count { it > 100 }}") println("查找小于60的元素個數：${list.count { it < 60 }}") } ``` 運行結果： ``` 查找大于100的元素個數：2 查找小于60的元素個數：0 ``` 在上述代碼中，定義了一個集合存儲了5個元素，分別是60、80、100、120、140。其中大于100的元素有120、140，所以大于100的元素個數為2。其中沒有元素小于60，所以小于60的元素個數為0。 ##### 比較元素操作 Collections中提供了一些常用的方法用于比較集合中的元素，如表6-2所示。  :-: 表6-2　集合中常見的高階函數 在表6-2中， * maxBy()方法用于獲取集合中的最大值， * minBy()方法用于獲取集合中最小值， * distinctBy()方法用于去除集合中重復的元素。 接下來我們通過一個案例來學習如何在集合中查找最值和去重，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = listOf(-2, 0, 0, 1, 1 ,2) println("--------查找最大值--------") println(list.maxBy { it }) println("--------查找最小值--------") println(list.minBy { it }) println("--------集合去重--------") println(list.distinctBy { it }) } ``` 運行結果： ``` --------查找最大值-------- 2 --------查找最小值-------- ?2 --------集合去重-------- [?2, 0, 1, 2] ``` 從運行結果可以看出，maxBy()、minBy()方法可以正常地查找到當前集合中的最大值2和最小值-2，distinctBy()方法可以去除集合中重復的元素并輸出[-2, 0, 1, 2]。 #### 標準庫中的高階函數 在上一個小節中，我們講解了Collections中的一些高階函數，這一小節會展示**標準庫中的一些高階函數**，如with、apply、let等，**這些函數都封裝在Standard類中，因此被稱為標準的高階函數**。Standard中常用的函數如表6-3所示。  :-: 表6-3　Standard中常用的函數 * **（1）repeat()函數** **repeat()函數用于重復執行某條語句，它和循環語句非常相似，但是用起來會方便一些**。 接下來我們通過一個案例進行演示，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { println("----------第一個參數值為2時----------") repeat(2,{ println("中國") }) println("----------第一個參數值為0時----------") repeat(1){ println("中國") } println("----------第一個參數值為-1時----------") repeat(0){ println("中國") } } ``` 運行結果： ``` ----------times值為2時---------- 中國 中國 ----------times值為1時---------- 中國 ----------times值為0時---------- ``` 從運行結果可以看出，將**repeat()函數的第1個參數值聲明為2時**，可以將其**第2個參數所代表的函數執行兩次**。而將其第1個參數值聲明為0時，沒有輸出結果。因此，在使用repeat()函數時如果要確保能夠輸出結果，第1個參數值要大于0。 * **（2）T.run()函數** **T.run()函數：調用指定的函數塊，用this代表函數塊中當前的引用對象，并且調用函數塊中的方法時，this可省略。該函數的返回值是函數塊中的最后一行語句的值或return表達式的值。** `T.run(block:T.()-> R):R` 在講解run()函數之前，讓我們首先回顧一下ArrayList集合添加數據的操作，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = ArrayList<Int>() list.add(1) list.add(2) list.add(3) println(list) } ``` 運行結果： ``` [1, 2, 3] ``` 在上述代碼中，第3～5行代碼是為ArrayList集合添加數據的，每次都需要調用list集合中的add()方法，此時list對象的類型是指定的ArrayList類型。**如果每次都通過調用add()方法來添加數據到集合中，會顯得程序比較臃腫，因此為了解決這個問題，可以通過調用run()函數來實現向ArrayList集合中添加數據**，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = ArrayList<String>() list.run { list.add("土星") this.add("天王星") add("海王星") add("火星") } println(list) // 輸出集合里的數據 } ``` 運行結果： ``` [土星，天王星，海王星] ``` 在上述代碼中，**通過run()函數為ArrayList集合添加數據，此時可以省略當前的list對象，如果使用this關鍵字來代替list對象調用add()方法，則此時可以省略this關鍵字**。這樣的操作相對于之前的添加看起來會更加簡潔、明確。 ArrayList集合在添加數據時會有一個返回值，當添加數據成功時，該返回值為true。那么在run()函數中給ArrayList集合添加數據時，該函數的返回值是如何來確定的呢？ 接下來我們通過一個案例來演示run()函數的返回值，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = ArrayList<String>() val value = list.run { add("金星") size } println("返回值：$value") println("集合數據：$list") } ``` 運行結果： ``` 返回值：1 集合數據：[金星] ``` 從運行結果可以看出，調用run()函數時**返回值為函數體的最后一條語句，和普通的Lambda表達式是一樣的**。但是**在run()函數中是可以使用return來結束當前語句的**。 接下來我們通過return來結束run()函數，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = ArrayList<String>() val value = list.run { add("金星") // 添加數據 println("集合數據：$list") return size // 集合的長度 } println("返回值是：$value") println("集合數據：$list") } ``` 運行結果： ``` 集合數據：[金星] ``` 在上述代碼中，第5行代碼的內容可以打印輸出，而第9、10行的內容沒有打印輸出，**沒有打印輸出的原因是由于在第5行使用了return語句，return語句在程序中使用時，會直接結束當前的方法以及方法外部的內容**。 現在可以得知，使用return語句時會直接結束run()函數外部的方法，也就是前面示例中的main()方法，這樣**直接結束main()顯然是不符合當前代碼的業務邏輯的，因為在9、10行還有輸出邏輯要操作**，那么如何來解決這一個問題呢？接下來我們通過一個案例**解決return語句直接結束外部方法的問題**，具體代碼如下所示。 ``` fun main(args: Array<String>) { val list = ArrayList<String>() val value = list.run { add("金星") // 添加數據 println("集合數據：$list") return@run size // 集合的長度 add("火星") println("集合數據：$list") } println("返回值是：$value") println("集合數據：$list") } ``` 運行結果： ``` 集合數據：[金星] 返回值是：1 集合數據：[金星] ``` 在上述代碼中，**通過使用`return@run`可以結束當前的run()函數，并且不會結束main()方法，這樣就解決了使用return直接結束main()方法的問題**。此處需要注意，**結束run()方法使用“return@run”是固定格式，中間不需要空格分開，并且所有在Standard類中的方法都可以通過“return@方法名”這種格式結束當前方法**。