“我正在参加「掘金·启航计划」”

Stream

Java8中有两大最为重要的改变。第一个是 Lambda 表达式，在上篇文章已经讲述了一些；另外一个则是 StreamAPI(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。

1. 什么是Stream？

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！”流需要注意以下几个特点：

①Stream 自己不会存储元素。

②Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。

③Stream 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。

1. Stream操作的三个步骤

⚫ 创建Stream：通过一个数据源（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。

3. Stream的创建

3.1 由集合创建流

Java8 中的 Collection 接口被扩展，提供了两个获取流的方法：

⚫ default Stream stream() : 返回一个顺序流

⚫ default Stream parallelStream() : 返回一个并行流
顺序流使用的较多，使用单线程按顺序对数据源进行操作，并行流的线程有多个，处理效率高但是顺序不确定。

3.2由数组创建流

Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流：

⚫ static Stream stream(T[] array): 返回一个流

重载形式，能够处理对应基本类型的数组：

⚫ public static IntStream stream(int[] array)

⚫ public static LongStream stream(long[] array)

⚫ public static DoubleStream stream(double[] array)

3.2由值创建流

可以使用静态方法 Stream.of(), 通过显示值创建一个流。（它可以接收任意数量的参数。接收的参数会被保存到一个容器里面）

⚫ public static Stream of(T... values) : 返回一个流

4. Stream 的中间操作

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”，这些操作也是我们最关心的。

4.1 筛选与切片

流方法	含义
filter(Predicate p)	接收 Lambda，从流中排除某些元素。
distinct()	筛选，通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素
limit(long maxSize)	截断流，使其元素不超过给定数量。
skip(long n)	跳过元素，返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个，则返回一个空流。与 limit(n) 互补

@Test
    public void test1(){
        List<String> stringList = Arrays.asList("aa","bb","cc","cc","ddd","sdsdsds","aa");
        //筛选字符串集合里面字符串长度不大于2的字符串并用新的集合收集起来
        System.out.println(stringList.stream().filter(str -> str.length() <= 2).collect(Collectors.toList()));
        //原集合不变
        System.out.println(stringList);
        //去掉重复的字符串，如果集合里是自定义的对象，需要重写hashCode() 和 equals()
        System.out.println(stringList.stream().distinct().collect(Collectors.toList()));
        //取前三个元素
        System.out.println(stringList.stream().limit(3).collect(Collectors.toList()));
        //跳过前三个，取后三个
        System.out.println(stringList.stream().skip(3).collect(Collectors.toList()));
        //也可以进行多次操作，但是进行终止操作后就不能再进行中间操作
        System.out.println(
                stringList.stream()
                        .filter(s -> s.length() <= 3)
                        .distinct()
                        .limit(4)
                        .skip(1)
                        .collect(Collectors.toList())
        );
    }

这样看就有些SQL的味道了,而且很容易理解。

4.2 映射

方法	描述
map(Function f)	接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素。
mapToDouble(ToDoubleFunction f)	接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的 DoubleStream。
mapToInt(ToIntFunction f)	接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的 IntStream。
mapToLong(ToLongFunction f)	接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的 LongStream。
flatMap(Function f)	接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流

@Test
public void test2(){
    List<String> list = Arrays.asList("1","12","3","123","4");
    System.out.println(list.stream().map(str -> Double.valueOf(str)).collect(Collectors.toList()));
    List<User> users = new ArrayList<>();
    users.add(new User(12,"Jack",null));
    users.add(new User(13,"Tom",null));
    users.add(new User(14,"Mack",null));
    System.out.println(users);
    //这里User类的set方法会返回User对象本身，否则没有返回值的话会报错
    System.out.println(users.stream().map(user -> user.setAge(user.getAge()+1)).collect(Collectors.toList()));
}

map可以看成是对集合里每一个元素的处理，处理后可以映射为其它类型的对象，也可以映射为原来的对象。
flatMap和map的区别在于,map只能一对一的转换，而flatMap不仅可以一对一转换，它会返回一个流，也就是一对多进行转换，即可以把一个集合或者数组进行展开返回里面的多个值组成的流

@Test
public void test4(){
    List<List<Integer>> list =  new ArrayList<>();
    List<Integer> sub1 = Arrays.asList(1,3);
    List<Integer> sub2 = Arrays.asList(2,4);
    List<Integer> sub3 = Arrays.asList(6,5);
    list.add(sub1);
    list.add(sub2);
    list.add(sub3);
    System.out.println(list);
    System.out.println(list.stream().map(nums->nums.stream()).collect(Collectors.toList()));
    System.out.println(list.stream().flatMap(nums->nums.stream()).sorted().collect(Collectors.toList()));
}

4.3 排序

方法	描述
sorted()	产生一个新流，其中按自然顺序排序
sorted(Comparator comp)	产生一个新流，其中按比较器顺序排序

@Test
public void test3(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(12, 123, 23, 3, 12, 33, 190, 9);
    System.out.println(list.stream().sorted().collect(Collectors.toList()));
    //compare方法是比较i和j，i < j返回-1，i = j返回0，i > j返回1
    System.out.println(list.stream()
            .sorted((i, j) -> -Integer.compare(i, j))
            .collect(Collectors.toList()));
    List<String> stringList = Arrays.asList("aa", "11", "cc", "dd", "ee", "bb");
    System.out.println(stringList.stream().sorted().collect(Collectors.toList()));

    List<User> users = new ArrayList<>();
    users.add(new User(12, "Jack", null));
    users.add(new User(13, "Tom", null));
    users.add(new User(14, "Mack", null));
    //从大到小排序
    users.stream()
            .sorted((u1, u2) -> -u1.getAge() < u2.getAge() ? -1 : 1 )
            .forEach(System.out::println);
}

sorted()这个方法会对元素进行自然顺序排序，反应到数字就是从小到大，需要元素所对应的对象需要实现Comparable接口，重写compareTo接口，Integer和String都对此类进行了实现，否则直接使用sorted()会报错；sorted(Comparator comp)这个重载方法需要接收一个比较器，需要自定义排序规则。

5. 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 。

5.1 查找与匹配

方法	描述
allMatch(Predicate p)	检查是否匹配所有元素
anyMatch(Predicate p)	检查是否至少匹配一个元素
noneMatch(Predicate p)	检查是否没有匹配所有元素
findFirst()	返回第一个元素
findAny()	返回当前流中的任意元素
count()	返回流中元素总数
max(Comparator c)	返回流中最大值
min(Comparator c)	返回流中最小值
forEach(Consumer c)	内部迭代(使用 Collection 接口需要用户去做迭代，称为外部迭代。相反，Stream API 使用内部迭代——它帮你把迭代做了)

@Test
public void test5(){
    City beijing = new City(1.68,"北京",1128);
    City tianjin = new City(1.1,"天津",924);
    City chongqing = new City(1.6,"重庆",1500);
    City shanghai = new City(0.63,"上海",2489);
    List<City> cities = Arrays.asList(beijing,tianjin,chongqing,shanghai);
    //匹配所有：所有城市面积大于0.5万平方公里，返回true
    System.out.println(cities.stream().allMatch(city->city.getArea()>0.5));
    //至少匹配一个，至少有一个尝试的人口超过2000万，返回true
    System.out.println(cities.stream().anyMatch(city->city.getPeoples()>2000));
    //是否没有匹配，没有城市的名字以“湖”开头，返回true
    System.out.println(cities.stream().noneMatch(city->city.getName().startsWith("湖")));

    System.out.println(cities.stream().max((c1,c2)->c1.getArea()<c2.getArea()?-1:1));
    System.out.println(cities.stream().min((c1,c2)->c1.getArea()<c2.getArea()?-1:1));
    cities.stream().forEach(System.out::println);
}

min和max接受的仍然是比较器，返回的不是对象本身，而是用Optional包装的对象

5.2 规约

方法	描述
reduce(T iden, BinaryOperator b)	可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 T
reduce(BinaryOperator b)	可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 Optional

先看第二个方法reduce(BinaryOperator b)，其中，BinaryOperator继承了BiFunction，源码如下，也就是BiFunction的apply方法的两个参数和返回值都是同一类型

public interface BinaryOperator<T> extends BiFunction<T,T,T>

再看第一个reduce(T iden, BinaryOperator b)，区别在于返回值的不同，这个方法返回的类型是T，第二个返回的类型是Optiona。

@Test
public void test6(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(12,123,23,3,12,33,190,9);
    System.out.println(list.stream().reduce((i, j) -> i + j));
    System.out.println(list.stream().reduce(0, (i, j) -> i + j));
}

第一个结果是Optional[405]，后面是405，0是初始值。

5.3 收集

方法	描述
collect(Collector c)	将流转换为其他形式。接收一个 Collector接口的实现，用于给Stream中元素做汇总的方法

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)，而且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。

你应该知道的Stream流操作