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在Java 8中，得益于Lambda所带来的函数式编程，引入了一个全新的Stream概念，用于解决已有集合类库既有的弊端。

一、Stream流概述

传统集合的多步遍历代码，几乎所有的集合（如Collection接口或Map接口等）都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，除了必需的添加、删除、获取外，最典型的就是集合遍历。

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("卡特琳娜");
    list.add("卡萨丁");
    list.add("维迦");
    list.add("卡兹克");
    list.add("拉莫斯");
    for (String name : list) {
        System.out.println(name);
    }
}

这是一段非常简单的集合遍历操作：对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。循环遍历的弊端 Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么（What），而不是怎么做（How），这点此前已经结合内部类进行了对比说明。现在，我们仔细体会一下上例代码，可以发现：

for循环的语法就是"怎么做"
for循环的循环体才是"做什么" 为什么使用循环？因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗？遍历是指每一个元素逐一进行处理，而并不是从第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的，后者是方式。试想一下，如果希望对集合中的元素进行筛选过滤：

1. 将集合A根据条件一过滤为子集B；(筛选所有姓卡的人)
2. 然后再根据条件二过滤为子集C。(筛选名字有三个字的人)

那怎么办？在Java 8之前的做法可能为：

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("卡特琳娜");
    list.add("卡萨丁");
    list.add("维迦");
    list.add("卡兹克");
    list.add("拉莫斯");
    List<String> kaList = new ArrayList<>();
    for (String name : list) {
        if (name.startsWith("卡")) {
            kaList.add(name);
        }
    }
    List<String> shortList = new ArrayList<>();
    for (String name : kaList) {
        if (name.length() == 3) {
            shortList.add(name);
        }
    }
    for (String name : shortList) {
        System.out.println(name);
    }
}

这段代码中含有三个循环，每一个作用不同：

1. 首先筛选所有姓卡的人；
2. 然后筛选名字有三个字的人；
3. 最后进行对结果进行打印输出。

每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么？不是。循环是做事情的方式，而不是目的。另一方面，使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历，只能再使用另一个循环从头开始。那Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢？

Stream的更优写法

下面来看一下借助Java 8的Stream API，什么才叫优雅：

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("卡特琳娜");
    list.add("卡萨丁");
    list.add("维迦");
    list.add("卡兹克");
    list.add("拉莫斯");
    list.stream().filter(name -> name.startsWith("卡")).filter(name -> name.length() == 3).forEach(name->System.out.println(name));
}

直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓卡、过滤长度为3、逐一打印。代码中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历，我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。整体来看，流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。当需要对多个元素进行操作（特别是多步操作）的时候，考虑到性能及便利性，我们应该首先拼好一个“模型”步骤方案，然后再按照方案去执行它。

这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作，这是一种集合元素的处理方案，而方案就是一种“函数模型”。图中的每一个方框都是一个“流”，调用指定的方法，可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字3是最终结果。这里的filter、map、skip都是在对函数模型进行操作，集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法count执行的时候，整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于Lambda的延迟执行特性。

注意：“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型，它并不是集合，也不是数据结构，其本身并不存储任何元素（或其地址值）。

1. 搭建好函数模型,才可以执行
		函数模型: 一定要有终结的方法,没有终结的方法,这个函数模型是不会执行的
2. Stream流的操作方式也是流动操作的,也就是说每一个流都不会存储元素
3. 一个Stream流只能操作一次,不能重复使用
4. Stream流操作不会改变数据源

二、获取流方式

java.util.stream.Stream是Java 8新加入的最常用的流接口。（这并不是一个函数式接口) 获取一个流非常简单，有以下几种常用的方式：

所有的Collection集合都可以通过stream默认方法获取流；list.stream() set.stream()
Stream接口的静态方法of可以获取数组对应的流。int[] array = {1,2,3} Stream.of(array)

2.1 根据Collection获取流

首先，java.util.Collection接口中加入了default方法stream用来获取流，所以其所有实现类均可获取流。

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    // ...
    Stream<String> stream1 = list.stream();
    Set<String> set = new HashSet<>();
    // ...
    Stream<String> stream2 = set.stream();
    Vector<String> vector = new Vector<>();
    // ...
    Stream<String> stream3 = vector.stream();
}

2.2 根据Map获取流

java.util.Map接口不是Collection的子接口，且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征，所以获取对应的流需要分key、value或entry等情况

public static void main(String[] args) {
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    // ...
    Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
    Stream<String> valueStream = map.values().stream();
    Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
}

2.3 根据数组获取流

如果使用的不是集合或映射而是数组，由于数组对象不可能添加默认方法，所以Stream接口中提供了静态方法of

public static void main(String[] args) {
    String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
    Stream<String> stream = Stream.of(array);
}

of方法的参数其实是一个可变参数，所以支持数组。

三、常用方法

流模型的操作很丰富，这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种：

终结方法：返回值类型不再是Stream接口自身类型的方法，因此不再支持类似StringBuilder那样的链式调用，终结方法包括count和forEach方法。
非终结方法：返回值类型仍然是Stream接口自身类型的方法，因此支持链式调用。（除了终结方法外，其余方法均为非终结方法。

3.1 函数拼接与终结方法

在上述介绍的各种方法中，凡是返回值仍然为Stream接口的为函数拼接方法，它们支持链式调用；而返回值不再为Stream接口的为终结方法，不再支持链式调用。如下表所示：

说明：更多方法，请自行参考API文档。

3.2 forEach:逐一处理

虽然方法名字叫forEach，但是与for循环中的“for-each”昵称不同，该方法并不保证元素的逐一消费动作在流中是被有序执行的。

void forEach(Consumer<? super T> action); // 该方法接收一个Consumer接口函数(这是一个功能界面，因此可以用作lambda表达式或方法引用的赋值对象)，会将每一个流元素交给该函数进行处理。

public static void main(String[] args) {
    // 得到流对象
    String[] names = {"拉莫斯", "皮城女警", "潘森", "提莫"};
    Stream<String> stream = Stream.of(names);

    // 调用forEach方法进行逐个处理！
    /*stream.forEach((String name)->{
            System.out.println(name);
        });*/

    stream.forEach(name-> System.out.println(name));
}

3.4 count:统计个数

正如旧集合Collection当中的size方法一样，流提供count方法来数一数其中的元素个数

long count(); // 返回一个long值代表元素个数（不再像旧集合那样是int值）。

public static void main(String[] args) {
    // 得到流对象
    Stream<String> stream = Stream.of("拉莫斯", "皮城女警", "潘森", "提莫");

    // 统计个数
    long count = stream.count();

    System.out.println(count);
}

3.5 filter:过滤

可以通过filter方法将一个流转换成另一个子集流。

Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate); // 该接口接收一个Predicate函数式接口参数（可以是一个Lambda或方法引用）作为筛选条件

Stream流中的filter方法基本使用(过Lambda表达式来指定了筛选的条件：必须姓张。)

public static void main(String[] args) {
    // 定义集合
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    // 添加数据
    list.add("卡特琳娜");
    list.add("卡萨丁");
    list.add("维迦");
    list.add("卡兹克");
    list.add("拉莫斯");

    // 转成Stream流对象
    Stream<String> stream = list.stream();

    // 只要所有姓卡的人
    Stream<String> sm = stream.filter((String name) -> name.startsWith("卡"));
    // 逐个处理(打印)
    sm.forEach(name-> System.out.println(name));

}

3.6 limit:取用前几个

limit方法可以对流进行截取，只取用前n个。

Stream<T> limit(long maxSize); // 参数是一个long型，如果集合当前长度大于参数则进行截取；否则不进行操作。

public static void main(String[] args) {

    // 定义集合
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    // 添加数据
    list.add("卡特琳娜");
    list.add("卡萨丁");
    list.add("维迦");
    list.add("卡兹克");
    list.add("拉莫斯");

    // 转成Stream流对象
    Stream<String> stream = list.stream();

    // 获得前3个元素数据
    stream.limit(3).forEach(name-> System.out.println(name));

}

3.7 skip:跳过前几个

如果希望跳过前几个元素，可以使用skip方法获取一个截取之后的新流

Stream<T> skip(long n); // 如果流的当前长度大于n，则跳过前n个；否则将会得到一个长度为0的空流。

public static void main(String[] args) {
    // 定义集合
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    // 添加数据
    list.add("卡特琳娜");
    list.add("卡萨丁");
    list.add("维迦");
    list.add("卡兹克");
    list.add("拉莫斯");

    // 转成Stream流对象
    Stream<String> stream = list.stream();

    // 获得前3个元素数据
    stream.limit(3).forEach(name-> System.out.println(name));
    System.out.println("==================================");

    // 跳过前2个元素
    // stream.skip(2).forEach(name-> System.out.println(name)); // 报错！一个Stream流只能操作一次！
    list.stream().skip(2).forEach(name-> System.out.println(name));
    System.out.println("==================================");

    // 获得最后2个元素数据
    list.stream().skip(list.size()-2).forEach(name-> System.out.println(name));

}

3.8 map:映射

如果需要将流中的元素映射到另一个流中，可以使用map方法。

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper); // 接口需要一个Function函数式接口参数，可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型的流

public static void main(String[] args) {
    // 定义集合
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    // 添加数据
    list.add("110");
    list.add("119");
    list.add("120");
    list.add("114");
    list.add("112");

    // 将list转成对应的流【类型是String的】
    Stream<String> stream = list.stream();

    // 将stream流映射到另外一个流【类型已经发生变化！类型是Integer】
    Stream<Integer> stream1 = stream.map((String s) ->{return Integer.parseInt(s);});

    // 对数据进行加法运算+10
    stream1.forEach(s-> System.out.println(s+10));

}

这段代码中，map方法的参数通过方法引用，将字符串类型转换成为了int类型（并自动装箱为Integer类对象）。

3.9 concat:组合

如果有两个流，希望合并成为一个流，那么可以使用Stream接口的静态方法concat

static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b); 说明：这是一个静态方法，与java.lang.String当中的concat方法是不同的。

public static void main(String[] args) {

    // 定义2个数组
    String[] s1 = {"盲僧","机器人","蒙多","刘禅"};
    String[] s2 = {"王昭君","貂蝉","虞姬","妲己"};

    // 将2个数组转成对应的Stream流
    Stream<String> stream1 = Stream.of(s1);
    Stream<String> stream2 = Stream.of(s2);

    // 将2个流合并为一个流
    Stream<String> stream = Stream.concat(stream1, stream2);

    // 逐个处理(打印出来)
    stream.forEach(s-> System.out.println(s));

}

四、Stream综合案例

现在有两个ArrayList集合存储队伍当中的多个成员姓名，要求使用传统的for循环（或增强for循环）依次进行以下若干操作步骤：

第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
第一个队伍筛选之后只要前3个人；
第二个队伍只要姓张的成员姓名；
第二个队伍筛选之后不要前2个人；
将两个队伍合并为一个队伍；
根据姓名创建Person对象；
打印整个队伍的Person对象信息。

Person类代码如下：

public class Person {  
    private String name;
    public Person() {}
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "'}";
    }
    
     public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

两个队伍(集合)的代码如下：

public class DemoArrayListNames {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> one = new ArrayList<>();
        one.add("迪丽热巴");
        one.add("宋远桥");
        one.add("苏星河");
        one.add("老子");
        one.add("庄子");
        one.add("孙子");
        one.add("洪七公");

        List<String> two = new ArrayList<>();
        two.add("古力娜扎");
        two.add("张无忌");
        two.add("张三丰");
        two.add("赵丽颖");
        two.add("张二狗");
        two.add("张天爱");
        two.add("张三");
        // ....
    }
}

4.1 传统方式

public static void main(String[] args) {
    List<String> one = new ArrayList<>();
    // ...
    List<String> two = new ArrayList<>();
    // ...
    // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
    List<String> oneA = new ArrayList<>();
    for (String name : one) {
        if (name.length() == 3) {
            oneA.add(name);
        }
    }
    // 第一个队伍筛选之后只要前3个人；
    List<String> oneB = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        oneB.add(oneA.get(i));
    }
    // 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
    List<String> twoA = new ArrayList<>();
    for (String name : two) {
        if (name.startsWith("张")) {
            twoA.add(name);
        }
    }
    // 第二个队伍筛选之后不要前2个人；
    List<String> twoB = new ArrayList<>();
    for (int i = 2; i < twoA.size(); i++) {
        twoB.add(twoA.get(i));
    }
    // 将两个队伍合并为一个队伍；
    List<String> totalNames = new ArrayList<>();
    totalNames.addAll(oneB);
    totalNames.addAll(twoB);
    // 根据姓名创建Person对象；
    List<Person> totalPersonList = new ArrayList<>();
    for (String name : totalNames) {
        totalPersonList.add(new Person(name));
    }
    // 打印整个队伍的Person对象信息。
    for (Person person : totalPersonList) {
        System.out.println(person);
    }
}

4.2 Stream方式

public static void main(String[] args) {
    List<String> one = new ArrayList<>();
    // ...
    List<String> two = new ArrayList<>();
    // ...
    // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
    // 第一个队伍筛选之后只要前3个人；
    Stream<String> streamOne = one.stream().filter(s -> s.length() == 3).limit(3);
    // 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
    // 第二个队伍筛选之后不要前2个人；
    Stream<String> streamTwo = two.stream().filter(s -> s.startsWith("张")).skip(2);
    // 将两个队伍合并为一个队伍；
    // 根据姓名创建Person对象；
    // 打印整个队伍的Person对象信息。
    Stream.concat(streamOne, streamTwo).map(s-> new Person(s)).forEach(s->System.out.println(s));
}

五、收集Stream结果

对流操作完成之后，如果需要将其结果进行收集，例如获取对应的集合、数组等，如何操作？

5.1 收集到集合中

Stream流提供collect方法，其参数需要一个java.util.stream.Collector<T,A, R>接口对象来指定收集到哪种集合中。幸运的是，java.util.stream.Collectors类提供一些方法，可以作为Collector接口的实例：stream.collect(Collectors.toList);

Collectors的静态方法：
- pblic static <T> Collector<T, ?, List<T>> toList()：转换为List集合。
- public static <T> Collector<T, ?, Set<T>> toSet()：转换为Set集合。

代码演示：
```java 
public static void main(String[] args) {
    Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50");
    List<String> list = stream.collect(Collectors.toList());
    Set<String> set = stream.collect(Collectors.toSet());
}

5.2 收集到数组中

Stream提供toArray方法来将结果放到一个数组中，由于泛型擦除的原因，返回值类型是Object[]的：

Object[] toArray();

代码演示：

public static void main(String[] args) {
    Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50");
    Object[] objArray = stream.toArray();
}

后记

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Java基础篇 - Stream流