项目总结40：Java8新特性之Stream API详解
写在前面：本文的整理基于尚硅谷Java8 新特性课程。前人栽树，后人乘凉。
什么是Stream(java.util.stream.*)
Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。也可以使用 Stream API 来并行执行操作。简而言之，Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。
Stream是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）所生成的元素序列。“集合讲的是数据，流讲的是计算！
但是：(1)Stream 自己不会存储元素。(2)Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。(3)Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。
Stream 的操作三个步骤
创建 Stream：一个数据源（如：集合、数组），获取一个流
中间操作：一个中间操作链，对数据源的数据进行处理
终止操作(终端操作)：一个终止操作，执行中间操作链，并产生结果
步骤一：创建 Stream
（1）Java8 中的 Collection 接口被扩展，提供了两个获取流的方法
public interface Collection<E> extends Iterable<E> { //返回顺序流 default Stream<E> stream() { return StreamSupport.stream(spliterator(), false); } //返回并行流 default Stream<E> parallelStream() { return StreamSupport.stream(spliterator(), true); } } --------------------------------------------------------------------- /** *@Description 从Collection 接口获取Stream *@param *@return void *@author TangYujie *@date 2019/11/5 8:50 */ public void createStreamByCollection(){ ArrayList<String> stringList = new ArrayList<>(); stringList.stream();//顺序流 stringList.parallelStream();//并行流 }
（2）由数组创建流：Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流
public class Arrays { public static <T> Stream<T> stream(T[] array) { return stream(array, 0, array.length); } public static IntStream stream(int[] array) { return stream(array, 0, array.length); } public static LongStream stream(long[] array) { return stream(array, 0, array.length); } public static DoubleStream stream(double[] array) { return stream(array, 0, array.length); } } ------------------------------------------------------------------------------- /** *@Description Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流 *@param *@return void *@author TangYujie *@date 2019/11/5 8:52 */ public void createStreamByArrays(){ String[] strArray = new String[]{"1","2","3"}; int[] intArray = new int[]{1,2,3}; Stream<String> streamStr= Arrays.stream(strArray); IntStream streamInt = Arrays.stream(intArray); }
(3)由值创建流
public interface Stream<T> extends BaseStream<T, Stream<T>> { public static<T> Stream<T> of(T... values) { return Arrays.stream(values); } } ---------------------------------------------------------------------------- /** *@Description 由值创建Stream *@param *@return void *@author TangYujie *@date 2019/11/5 9:01 */ public void createStreamByValue(){ Stream<String> stringStream = Stream.of("1", "2", "3"); Stream<ArrayList<Object>> arrayListStream = Stream.of(new ArrayList<>()); }
(4)由函数创建流：创建无限流——可以使用静态方法 Stream.iterate() 和Stream.generate(), 创建无限流。
public interface Stream<T> extends BaseStream<T, Stream<T>> { public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f) { Objects.requireNonNull(f); final Iterator<T> iterator = new Iterator<T>() { @SuppressWarnings("unchecked") T t = (T) Streams.NONE; @Override public boolean hasNext() { return true; } @Override public T next() { return t = (t == Streams.NONE) ? seed : f.apply(t); } }; return StreamSupport.stream(Spliterators.spliteratorUnknownSize( iterator, Spliterator.ORDERED | Spliterator.IMMUTABLE), false); } public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s) { Objects.requireNonNull(s); return StreamSupport.stream( new StreamSpliterators.InfiniteSupplyingSpliterator.OfRef<>(Long.MAX_VALUE, s), false); } }
步骤二：Stream 的中间操作
中间操作：多个中间操作可以连接起来形成一个流水线，除非流水线上触发终止操作，否则中间操作不会执行任何的处理！而在终止操作时一次性全部处理，称为“惰性求值”。其中常用方法可做如下分类：
(1)筛选与切片
@Test public void test1(){ Integer[] obj = new Integer[]{1,2,3,4,4}; Arrays.stream(obj).filter((x)->x>2).forEach((x)-> System.out.println(x));//3,4,4 Arrays.stream(obj).distinct().forEach((x)-> System.out.println(x));//1,2,3,4 Arrays.stream(obj).limit(2).forEach((x)-> System.out.println(x));//1,2 Arrays.stream(obj).skip(2).forEach((x)-> System.out.println(x));//3,4,4 }
(2)映射
@Test public void test2(){ Integer[] obj = new Integer[]{1,2,3,4}; Arrays.stream(obj).map((x)->x+1).forEach((x)-> System.out.println(x));//2,3,4,5 Arrays.stream(obj).mapToDouble((x)->x+2).forEach((x)-> System.out.println(x));//3,4,5,6 Arrays.stream(obj).mapToInt((x)->x+3).forEach((x)-> System.out.println(x));//4,5,6,7 Arrays.stream(obj).mapToLong((x)->x+4).forEach((x)-> System.out.println(x));//5,6,7,8 Arrays.stream(obj).flatMap((x)->Arrays.stream(new Integer[]{x+5})).forEach((x)-> System.out.println(x));//6,7,8,9 }
(3)排序
@Test public void test3(){ Integer[] obj = new Integer[]{5,3,2,4,1}; Arrays.stream(obj).sorted().forEach((x)-> System.out.println(x));//1,2,3,4,5 Arrays.stream(obj).sorted((o1,o2)->{return -o1.compareTo(o2);}).forEach((x)-> System.out.println(x));//5,4,3,2,1 }
步骤三：Stream 的终止操作
终端操作：会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值，例如：List、Integer，甚至是 void 。
注意：流进行了终止操作后，不能再使用，会报错
(1)查找与匹配
@Test public void test4(){ Integer[] obj = new Integer[]{2,1,2,3,6}; System.out.println(Arrays.stream(obj).allMatch((x)->x>0));//判断元素是否全部大于0;true System.out.println(Arrays.stream(obj).anyMatch((x)->x>3));//判断至少有一个元素是否全部大于3;true System.out.println(Arrays.stream(obj).noneMatch((x)->x>6));//判断是否没有元素大于6;true System.out.println(Arrays.stream(obj).findFirst());//返回第一个元素(格式Optional<T>);Optional[2] System.out.println(Arrays.stream(obj).count());//返回元素个数;5 System.out.println(Arrays.stream(obj).max((x,y)->x.compareTo(y)));//返回最大的元素(格式Optional<T>);Optional[6] System.out.println(Arrays.stream(obj).min((x,y)->x.compareTo(y)));//返回最大的元素(格式Optional<T>);Optional[1] Arrays.stream(obj).forEach((x)-> System.out.println(x));//遍历元素;2,1,2,3,,6 }
(2)归约
备注：map 和 reduce 的连接通常称为 map-reduce 模式，因 Google 用它来进行网络搜索而出名。
@Test public void test5(){ Stream<Integer> objSum = Stream.of(1,2,3,4,5); //reduce 1个参数;求元素之和; Optional<Integer> reduceSum = objSum.reduce((x, y) -> x + y); System.out.println("one param reduce: " + reduceSum.get());//15 //reduce 1个参数;找出最大元素;5 Stream<Integer> objMax = Stream.of(1,2,3,4,5); Optional<Integer> reduceMax = objMax.reduce((x, y) -> x > y ? x : y); System.out.println("one param reduce: " + reduceMax.get());//5 } @Test public void test6(){ Stream<String> obj = Stream.of(" is"," your"," daddy"); //reduce 2个参数;拼接单词，并在最前面加上一个单词 String reduce = obj.reduce("who", (x, y) -> x.concat(y)); System.out.println("two param reduce: " + reduce);//two param reduce: who is your daddy }
(3)收集
Collector 接口中方法的实现决定了如何对流执行收集操作(如收集到 List、Set、Map)。但是 Collectors 实用类提供了很多静态方法，可以方便地创建常见收集器实例，具体方法与实例如下表：
@Test public void test7(){ //创建Stream流 Stream<Student> studentStream = Stream.of(new Student("张三",20),new Student("李四",20),new Student("王五",21),new Student("赵六",21)); //Collectors.groupingBy 根据某属性值对流分组 Map<Integer, List<Student>> mapGroup = studentStream.collect(Collectors.groupingBy(Student::getAge)); System.out.println("mapGroup:" + mapGroup);//mapGroup:{20=[Student{name='张三', age=20}, Student{name='李四', age=20}], 21=[Student{name='王五', age=21}, Student{name='赵六', age=21}]} } ------------------------------------------------------------------------ class Student{ String name; int age; public Student(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } @Override public String toString() { return "Student{" + "name='" + name + '\'' + ", age=" + age + '}'; } }
并行流与串行流
并行流就是把一个内容分成多个数据块，并用不同的线程分别处理每个数据块的流。
Java 8 中将并行进行了优化，我们可以很容易的对数据进行并行操作。Stream API 可以声明性地通过 parallel() 与sequential() 在并行流与顺序流之间进行切换。