Stream

什么是 Stream

Stream 是 Java 8 引入的一个新特性，位于 java.util.stream 包中。它提供了一种函数式编程风格的操作方式，用于处理集合数据。Stream 允许你以声明性方式（类似于 SQL 语句）处理数据，而不是通过命令式编程。

Stream 的特点

• 声明性：使用 Stream 可以以声明性方式处理数据，代码更简洁、可读性更高。
• 链式操作：Stream 支持链式操作，可以将多个操作组合在一起。
• 惰性求值：Stream 的中间操作是惰性求值的，只有在终端操作执行时才会实际处理数据。
• 并行处理：Stream 支持并行处理，可以利用多核处理器的优势，提高性能。

创建 Stream

从集合创建

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

public class StreamExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");  
        Stream<String> stream = list.stream();  
    }  
}

从数组创建

import java.util.stream.Stream;

public class StreamExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        String[] array = {"a", "b", "c"};  
        Stream<String> stream = Arrays.stream(array);  
    }  
}

使用静态方法创建

import java.util.stream.Stream;

public class StreamExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        Stream<String> stream = Stream.of("a", "b", "c");  
    }  
}

Stream 的常用操作

中间操作

• filter：过滤元素。
• map：将元素转换为另一种形式。
• flatMap：将每个元素转换为一个流，然后将这些流合并为一个流。
• distinct：去重。
• sorted：排序。
• limit：截取前 N 个元素。
• skip：跳过前 N 个元素。

终端操作

• forEach：对每个元素执行操作。
• collect：将流转换为其他形式（如集合）。
• reduce：将流中的元素组合成一个值。
• count：计算元素数量。
• anyMatch、allMatch、noneMatch：匹配操作。
• findFirst、findAny：查找元素。

示例代码

使用 Stream 进行过滤和映射

import java.util.Arrays;  
import java.util.List;  
import java.util.stream.Collectors;

public class StreamExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry", "date");

        // 使用 Stream 进行过滤和映射  
        List<String> result = list.stream()  
                                  .filter(s -> s.startsWith("a"))  
                                  .map(String::toUpperCase)  
                                  .collect(Collectors.toList());

        System.out.println(result); // 输出: [APPLE]  
    }  
}

使用 Stream 进行聚合操作

import java.util.Arrays;  
import java.util.List;

public class StreamExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

        // 使用 Stream 计算总和  
        int sum = list.stream()  
                      .reduce(0, Integer::sum);

        System.out.println("Sum: " + sum); // 输出: Sum: 15  
    }  
}

Stream 与传统编程方式的区别

• 声明性：Stream 提供了一种声明性编程方式，代码更简洁、可读性更高。例如，使用 Stream 可以直接描述要做什么，而不是如何做。

List<String> result = list.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("a"))  
    .map(String::toUpperCase)  
    .collect(Collectors.toList());

• 命令式：传统编程方式是命令式的，需要明确地描述每一步操作。例如，使用循环和条件语句来实现相同的功能。

List<String> result = new ArrayList<>();  
for (String s : list) {  
    if (s.startsWith("a")) {  
        result.add(s.toUpperCase());  
    }  
}

链式操作 vs 分步操作

• 链式操作：Stream 支持链式操作，可以将多个操作组合在一起，代码更简洁。

    list.stream()  
        .filter(s -> s.startsWith("a"))  
        .map(String::toUpperCase)  
        .forEach(System.out::println);

• 分步操作：传统编程方式通常需要分步操作，每一步都需要单独处理。

    for (String s : list) {  
        if (s.startsWith("a")) {  
            System.out.println(s.toUpperCase());  
        }  
    }

并行处理

• 并行处理：Stream 支持并行处理，可以利用多核处理器的优势，提高性能。

    list.parallelStream()  
        .filter(s -> s.startsWith("a"))  
        .map(String::toUpperCase)  
        .forEach(System.out::println);

• 传统处理：传统编程方式需要手动管理线程和同步，代码复杂度较高。

    // 需要手动管理线程和同步

总结

• Stream：提供了一种函数式编程风格的操作方式，用于处理集合数据，支持声明性编程、链式操作、惰性求值和并行处理。
• 传统编程方式：命令式编程，需要明确地描述每一步操作，代码可读性较低，难以并行处理。