{"id":366,"date":"2016-03-07T09:00:49","date_gmt":"2016-03-07T08:00:49","guid":{"rendered":"https:\/\/hub.hslu.ch\/informatik\/?p=366"},"modified":"2026-02-11T14:52:33","modified_gmt":"2026-02-11T13:52:33","slug":"funktionale-programmierung-in-java","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hub.hslu.ch\/informatik\/funktionale-programmierung-in-java\/","title":{"rendered":"Funktionale Programmierung in Java"},"content":{"rendered":"\n\n\n

Warum ist funktionale Programmierung gerade jetzt (wieder) aktuell?<\/h2>\n\n\n\n

Programmiersprachen kommen und gehen. Bestehende entwickeln sich st\u00e4ndig weiter. So auch die Sprache, welche wir an der Hochschule Luzern haupts\u00e4chlich verwenden, Java. 2014 kam Version 8 von Java heraus und damit eine ganze Menge neuer Features. Vor allem erm\u00f6glichen neue APIs (Application Programming Interfaces) wie Streams und neue Sprachmittel wie Lambdas einen anderen Programmierstil. Konkret bietet die prim\u00e4r als objektorientiert bekannte Sprache Java damit bessere Unterst\u00fctzung f\u00fcr funktionale Programmierans\u00e4tze. Grund genug also um sich die Sache etwas genauer anzusehen. Denn funktionales Programmieren bringt im Vergleich zu klassisch imperativ-objektorientierter Programmierung einige Vorteile.<\/p>\n\n\n\n

Was bringen die neuen Java-8-Features?<\/h2>\n\n\n\n

Ein einfaches und bekanntes Beispiel f\u00fcr die Vorteile der neuesten Java-Version sind Filter-, Map- und Reduce-Operationen. Diese erlauben einfaches Filtern und Umwandeln einer Datenstruktur. Statt wie bisher eine Liste zu definieren, mit Hilfe von Schleifen und einer Z\u00e4hlvariablen f\u00fcr jedes Element der Liste Operationen durchzuf\u00fchren, dazwischen den Z\u00e4hler zu inkrementieren, sagt man neu einfach: \u00abHier ist die Liste. Filtere alle leeren Elemente heraus. F\u00fcge zu jedem Element \u2039java\u203a hinzu. Und fasse alles zu einem grossen Wort zusammen, bitte.\u00bb Was doch viel verst\u00e4ndlicher klingt, oder? Ausserdem k\u00f6nnen wir neue Funktionalit\u00e4t als Lambda herumreichen…<\/p>\n\n\n\n

Als Lambda?<\/h2>\n\n\n\n

Ja. Lambda-Ausdr\u00fccke sind eine Art anonyme Methoden. Seit Java 8 sind sie sogenannte \u00abFirst Class Citizen\u00bb. Das heisst, sie sind neu integraler Bestandteil der Programmiersprache und k\u00f6nnen \u00fcberall unmittelbar angewandt werden. Das Tolle an Lambdas: Sie lassen sich inline, d.h. direkt im Code erstellen und direkt an andere Funktionen weiterreichen. Dies erlaubt ganz neue, funktionale M\u00f6glichkeiten. Zudem sind Lambdas pr\u00e4gnant, konzise und gut lesbar.<\/p>\n\n\n\n

Was ist anders beim funktionalen Programmieren?<\/h2>\n\n\n\n

Imperative Programme, zu denen auch objektorientierte Java-Programme geh\u00f6ren, beschreiben das \u00abWie\u00bb. Sie beschreiben aus Sicht der Maschine, welche Schritte ausgef\u00fchrt werden m\u00fcssen, um ein Problem zu l\u00f6sen. Der Programmablauf ist explizit vorgegeben durch die charakteristischen Kontrollstrukturen Sequenz, Verzweigung und Schleife. Dabei denken Programmierer wie die Maschine, die sie programmieren.<\/p>\n\n\n\n

Deklarative Ans\u00e4tze \u2013 und damit funktionale Programme \u2013 beschreiben eher das \u00abWas\u00bb. Hierbei wird nicht definiert, wie ein Programm vorzugehen hat, sondern das Problem wird eher beschrieben. Die Details des \u00abWie\u00bb bleiben der angewandten Programmiersprache \u00fcberlassen, der Programmablauf ist nicht explizit vorgegeben. Dabei k\u00f6nnen Programmierer auf einer h\u00f6heren Abstraktionsstufe denken und programmieren.<\/p>\n\n\n\n

Wozu dient diese Programmierweise?<\/h2>\n\n\n\n

Funktionale Programmierung bietet eine h\u00f6here Stufe der Abstraktion. Dadurch k\u00f6nnen Probleme anders kategorisiert werden und Gemeinsamkeiten \u00e4hnlicher Komponenten lassen sich leichter erkennen.<\/p>\n\n\n\n

So ist zum Beispiel das Parallelisieren einer Stream-Operation in funktionalem Code ein Leichtes. Werden dieselben Aufgaben imperativ und ohne Streams implementiert, verlangt eine Parallelisierung wesentlich mehr Gehirnschmalz und Code. Dies deshalb, weil der Code \u00abvon Hand\u00bb auf mehrere parallele Programm-Teile aufgeteilt werden muss und diese Teile untereinander explizit koordiniert werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

Und Parallelisierung und nebenl\u00e4ufiger Programme werden heute mit Multi-Core und Multi-Prozessor-Maschinen immer wichtiger und auch um hochverf\u00fcgbare (Stichwort \u00abReactive\u00bb) Online-Dienste anbieten zu k\u00f6nnen. Java 8  bietet f\u00fcr die Ausf\u00fchrung von asynchronem Code zum Beispiel mit der Klasse CompletableFuture sehr elegante und m\u00e4chtige funktionale M\u00f6glichkeiten.<\/p>\n\n\n\n

Was bedeutet \u00abZustandslosigkeit\u00bb beim Programmieren?<\/h2>\n\n\n\n

In der rein funktionalen Programmierung herrscht Zustandslosigkeit. Reine Funktionen (\u201epure functions\u201c) produzieren keine (beobachtbaren) Nebeneffekte, sind zustandslos und liefern f\u00fcr dieselbe Eingabe immer dasselbe Resultat. Reine Funktionen sind in sich abgeschlossene Einheiten und m\u00fcssen nicht versteckt oder untereinander koordiniert werden. Dadurch lassen sie sich wunderbar wiederverwenden und parallelisieren (d.h. gleichzeitig mit anderen Funktionen ausf\u00fchren). In rein funktionalen Programmen gibt es \u00fcberhaupt keine sich ver\u00e4ndernden Zust\u00e4nde<\/p>\n\n\n\n

Ganz anders bei der imperativ-objektorientieren Programmierung: Hier spielt der Zustand von einem laufenden Programm typischerweise eine zentrale Rolle. Dies l\u00e4sst sich sch\u00f6n an der oben erw\u00e4hnten typischen for-Schleife illustrieren, da wird normalerweise zuerst eine Z\u00e4hlvariable initialisiert und dann modifiziert, um den aktuellen Zustand von der Abarbeitung dieser Schleife zu repr\u00e4sentieren. Und eben: Es ist viel schwieriger Programme mit ver\u00e4nderlichem Zustand zu parallelisieren.<\/p>\n\n\n\n

Wird ab jetzt also nur noch funktional programmiert?<\/h2>\n\n\n\n

Das ist nicht das Ziel! Imperative Programme haben durchaus ihre Berechtigung. Ich w\u00fcrde pers\u00f6nlich nicht alles funktional programmieren. Gut ausgebildete Programmiererinnen kennen die aktuellen Sprachmittel und k\u00f6nnen dann eben passend ausw\u00e4hlen, darum geht es! Solide, handwerklich gute Programmierer (\u00abSoftware Craftsmen\u00bb) kennen unterschiedliche Programmiersprachen und \u2013paradigmen. Software Craftsmen unterscheiden eben zwischen Nagel und Schraube. Sie wissen, wann sie mit dem Hammer und wann mit einem Schraubenzieher zu Werke gehen m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

Mehr zu funktionalem Programmieren in Java<\/h2>\n\n\n\n