Java Stream API：让集合操作更优雅的利器

狼爷
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前言

A sequence of elements supporting sequential and parallel aggregate operations.

Java 8引入的Stream API是一种处理集合数据的高级抽象，它允许以声明式的方式对集合进行操作，使得代码更加简洁和易读。Stream不是数据结构，它不会存储数据，而是对数据源（如集合、数组等）进行一系列的操作，并返回一个新的Stream或一个最终结果。

Stream操作可以分为中间操作（Intermediate Operations）和终端操作（Terminal Operations）。中间操作会返回一个新的Stream，所以可以链式调用多个中间操作，如filter、map等；终端操作会触发Stream的执行并返回一个非Stream的结果，如forEach、reduce等。

基本语法

image

  • 创建Stream；
  • 转换Stream，每次转换原有Stream对象不改变，返回一个新的Stream对象
  • 对Stream进行聚合（Reduce）操作，获取想要的结果；

创建Stream

从集合创建

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("apple");
        list.add("banana");
        list.add("cherry");
        Stream<String> stream = list.stream();
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

首先创建了一个ArrayList，添加了三个水果名称。然后通过list.stream()方法创建了一个Stream对象，最后使用forEach终端操作来遍历并打印出每个元素。

从数组创建

import java.util.Arrays;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = {"apple", "banana", "cherry"};
        Stream<String> stream = Arrays.stream(array);
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

定义了一个字符串数组，然后使用Arrays.stream(array)方法将数组转换为Stream，再通过forEach打印每个元素。

中间操作 - filter

用于过滤Stream中的元素，只保留满足指定条件的元素。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        numbers.add(4);
        numbers.add(5);
        Stream<Integer> stream = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0);
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

创建了一个包含整数的ArrayList，然后通过stream().filter(n -> n % 2 == 0)操作，只保留能被2整除的元素，最后使用forEach打印出这些元素，这里会输出2和4。

中间操作 - map

map方法示意图 image

对Stream中的每个元素应用一个函数，将其转换为另一个元素。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("apple");
        fruits.add("banana");
        fruits.add("cherry");
        Stream<String> stream = fruits.stream().map(fruit -> fruit.toUpperCase());
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

创建了水果名称的列表，通过stream().map(fruit -> fruit.toUpperCase())操作将每个水果名称转换为大写形式，最后使用forEach打印出来，会输出APPLE、BANANA、CHERRY。

终端操作 - reduce

将Stream中的元素组合起来，得到一个单一的结果。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        numbers.add(4);
        numbers.add(5);
        int sum = numbers.stream().reduce(0, (a, b) -> a + b);
        System.out.println("Sum: " + sum);
    }
}

创建整数列表，通过reduce(0, (a, b) -> a + b)操作，从初始值0开始，将每个元素相加。这里会计算列表中所有整数的和，最后打印出总和，结果为15。

排序操作 - sorted

用于对Stream中的元素进行排序。可以根据元素的自然顺序（如果元素实现了Comparable接口）进行排序，也可以通过自定义比较器（Comparator）来指定排序规则。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(3);
        numbers.add(1);
        numbers.add(4);
        numbers.add(2);
        Stream<Integer> stream = numbers.stream().sorted();
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}
  • 代码解释：首先创建了一个包含整数的ArrayList，元素顺序是无序的。然后使用stream().sorted()操作，按照整数的自然顺序（从小到大）对元素进行排序，最后通过forEach打印出排序后的元素，输出结果为1、2、3、4。

自定义比较器排序

import java.util.ArrayList;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
    List<String> fruits = new ArrayList<>();
        fruits.add("apple");
        fruits.add("banana");
        fruits.add("cherry");
        Stream<String> stream = fruits.stream().sorted(Comparator.comparing(String::length));
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

创建了一个水果名称列表，通过stream().sorted(Comparator.comparing(String::length))操作，根据字符串的长度对水果名称进行排序。在这里，先输出长度较短的单词，即apple，然后是cherry，最后是banana。

去重操作 - distinct

用于去除Stream中的重复元素。它会根据元素的equals方法来判断元素是否相同。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(1);
        numbers.add(3);
        numbers.add(2);
        Stream<Integer> stream = numbers.stream().distinct();
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

创建包含整数的ArrayList，其中有重复的元素。使用stream().distinct()操作去除重复元素后，通过forEach打印出结果，输出为1、2、3。

收集操作 - collect

用于将Stream中的元素收集到一个集合（如List、Set、Map等）或者其他数据结构中。这是一个终端操作，它会终止Stream并返回收集后的结果。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        List<Integer> collectedList = numbers.stream().collect(Collectors.toList());
        System.out.println(collectedList);
    }
}

创建一个整数ArrayList，然后使用stream().collect(Collectors.toList())操作将Stream中的元素收集到一个新的List中，并打印这个新的List，输出为[1, 2, 3]。

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