«Pure Functions» sind «pure Funktionen» oder «reine Funktionen» dahingehend, dass diese keine sogenannten «Site-Effects» haben. Führt man die Funktion mit einem bisher schon einmal übergebenen Input aus so kommt auch immer der selbe Output heraus.

Ein Site-Effect bestände als Nebenwirkung bei einer Ausführung der Funktion darin, dass die Nutzung der Funktion irgendetwas im System verändert. Eine (engl.) «Pure Function» vermeidet also ds Ändern von Zuständen und globalen Variablen im System.

Daten werden nicht verändert. Wird eine Veränderung von Daten erforderlich, wird stattdessen ein neuer Zustand erzeugt. In Java kann dies unter anderem durch den Einsatz von final-Variablen und unveränderlichen Objekten (wie beispielsweise Collections aus der Java-Collections-API) erreicht werden.

Die Java Syntax unterstützt dieses Prinzip dahingehend, dass man Variablen final deklariert und auch bei Collections aus der Java-Collection-API dann Collections nutzt, welche unveränderliche Objekte bleiben, so dass jeder Versuch, diese Daten zu verändern, grundsätzlich scheitert.

In funktionalen Sprachen können Funktionen als Parameter übergeben oder als Rückgabewert von anderen Funktionen geliefert werden. Man spricht von Higher-Order-Functions, dt. «Funktionen einer höhere Ordnung».

In Java ist dieses möglich mit Hilfe von «Lambda-Ausdrücken» sowie sogenannter «Funktionalen Interfaces».

Funktionale Interfaces lassen sich aus sogenannte Custom Function Interfaces wie auch Interfaces im Kontext normaler Klassen individuell programmieren und sind mitunter an der «@FunctionalInterface» Annotation zu erkennen.

Das Java Package java.util.function bietet allerdings schon eine Reihe funktionaler Interfaces für oft benötigte Zielsetzungen wie mitunter Predicate<T>, Function<T,R>, BiFunction<T,U,R>, Consumer<T>, Supplier<T,R> und einige weitere an. Die Nutzung dieser Interfaces besticht dadurch, dass andere Entwickler anhand dieser Typen deren Funktionsweise bereits kennen.

Seit Java 8 ermöglichen Lambda-Ausdrücke wie beispielsweise der Ausdruck addOne=x->x+1 eine komprimierte Syntax zur Darstellung von Funktionalität. Anstatt anonyme Klassen zu schreiben, verwendet man Lambda-Ausdrücke, die es erleichtern, Code im funktionalen Stil zu formulieren.

Um diese Ausdrücke aber dann auch in Variablen speichern oder über Parameter und Return-Werte übergeben zu können, sind die vorgenannten Funktionalen Interfaces wie mitunter hier der Typ Function<Integer, Integer> erforderlich.

Java ermöglicht darüber hinaus im Zusammenhang mit der funktionalen Programmierung sogenannte Methoden-Referenzen, engl. «Method Reference».

Mit f = System.out::println> kann man beispielsweise die Referenz auf die Print-Line-Funktion in einer Variablen f speichern. Die Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass die Variable f dann auch einen entsprechenden Typ eines funktionalen Interfaces wie z. B. Consumer<String> f;> in der Deklaration der Variablen bekommen hat.

Eine Consumer-artige Funktion verarbeitet einen Eingabewert, liefert aber keinen Rückgabewert, dh. der Rückgabewert ist quasi void.

Die Java Streams API (eingeführt in Java 8) ist ein bedeutendes Werkzeug für die funktionale Verarbeitung von Collections und anderen Datenströmen.

Mithilfe der mit JAVA 8 eingeführten Streams lassen sich Operationen wie Filter filter(..), Mapping map(..), Reduktion reduce(..) in der Verarbeitung von Daten deklarativ formulieren.

Eine Besonderheit in diesem Kontext ist insbesondere die parallelStream(..) Methode mit deren Hilfe sich die Daten nicht nur sequentiell sondern auch parallel verarbeiten lassen, ohne dass man die zugehörigen Threads alle selbst anlegen muss.

Diese sehr leicht und einfach wirkende Verwendung mehrerer Prozessoren in der parallelen Verarbeitung von Daten können allerdings bei Funktionen, welche keine puren Funktionen sondern Funktionen mit Site-Effects sind, zu Nebenwirkungen führen, weil die Reihenfolge der parallen Verarbeitung von Daten in diesem Falle dann zu verschiedenen Ergebnissen führen könnte. Diesen Fall sollte man um jeden Preis tunlichst vermeiden, damit für die Automatisierung von Tests sichergestellt ist, dass die selben Daten in der Verarbeitung auch stets zum selben Ergebnis führen.

Ein Optional ist ein Container-Objekt welches entweder einen Wert enthält oder aber leer ist.

Diese Optionals erleichtern den Umfang mit null-Werten und dienen dazu, Site-Effects zu minimieren.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die «Funktionale Programmierung» dank der mit Java 8 eingeführten Features zu einem festen Bestandteil der modernen Programmierung von Anwendungen geworden ist und dahingehend nicht nur in der Programmiersprache Java sondern auch in anderen Programmiersprachen wie C# und JavaScript zu finden sind.

Funktionale Programmierung in Java bedeutet, den Code deklarativ zu gestalten, indem man sich auf reine Funktionen, Unveränderlichkeit und die Verarbeitung von Datenströmen mittels Lambda-Ausdrücken und der Streams API fokussiert. Diese Techniken helfen, Nebenwirkungen zu reduzieren, Modelle klarer zu strukturieren und Code leichter testbar und wartbar zu machen.