307. Java Stream API - 排序流307. Java Stream API - 排序流在 Java

307. Java Stream API - 排序流

在 Java 中，SORTED 流表示元素已经按某种规则排序。这些流可以通过两种方式创建：

排序的源：例如 TreeSet，它自然保持元素的顺序。
调用 sorted() 方法：该方法可以将流中的元素按自然顺序或自定义的比较器进行排序。

知道流是已排序的，可以帮助流的实现做一些优化。例如，当流已经是排序好的时，流的实现可以跳过再次排序的步骤，从而提高效率。然而，流的排序特性并非在所有情况下都能被优化。因为有时候，如果使用不同的比较器对流进行排序，排序特性可能会丧失。

✅ `SORTED` 特性的清除

某些中间操作会移除流的 SORTED 特性。例如，当你使用 map() 或 flatMap() 等操作时，即使流之前是排序过的，结果流将不再被视为 SORTED 流。

示例：检查一个流是否是 `SORTED` 流

你可以通过 Spliterator 接口中的 characteristics() 方法来检查流是否具有 SORTED 特性。下面是一个简单的例子，展示如何检查流的排序特性：

Predicate<Stream<?>> isSorted = 
        stream -> ((stream.spliterator().characteristics() & Spliterator.SORTED) != 0);

List<String> strings = List.of("one", "two", "two", "three", "four", "five");

System.out.println("Is strings sorted? " + isSorted.test(strings.stream())); // false
Stream<String> sortedStrings = strings.stream().sorted();
System.out.println("Is sortedStrings sorted? " + isSorted.test(sortedStrings)); // true
Stream<String> filtered = strings.stream().sorted().filter(s -> s.length() < 5);
System.out.println("Is filtered sorted? " + isSorted.test(filtered)); // true
Stream<Integer> lengths = strings.stream().sorted().filter(s -> s.length() < 5).map(String::length);
System.out.println("Is lengths sorted? " + isSorted.test(lengths)); // false

解释：

strings.stream() 返回的流没有排序，所以 isSorted.test(strings.stream()) 返回 false。
sortedStrings 是通过调用 sorted() 创建的流，它是有序的，因此 isSorted.test(sortedStrings) 返回 true。
filtered 流是对 sortedStrings 进行过滤后的结果，它依然保持排序特性，因为过滤操作不会影响排序。
lengths 流通过 map() 转换了元素（将字符串转换为其长度），这会导致移除 SORTED 特性，因此 isSorted.test(lengths) 返回 false。

输出：

Is strings sorted? false
Is sortedStrings sorted? true
Is filtered sorted? true
Is lengths sorted? false

✅ 排序流的创建

通过 `sorted()` 创建排序流

sorted() 方法可以创建一个有序的流，默认使用元素的自然顺序进行排序，也可以通过传入一个自定义的比较器来指定排序方式：

示例 1：使用自然顺序排序

Stream<String> sortedStream = Stream.of("one", "two", "three", "four").sorted();
sortedStream.forEach(System.out::println);

输出：

four
one
three
two

示例 2：使用自定义比较器进行排序

Stream<String> sortedStream = Stream.of("one", "two", "three", "four")
    .sorted(Comparator.comparingInt(String::length)); // 按字符串长度排序
sortedStream.forEach(System.out::println);

输出：

one
two
four
three

通过 `TreeSet` 创建排序流

TreeSet 是一种排序的集合，它会自动根据元素的自然顺序进行排序，或者你可以提供一个自定义的比较器：

Set<String> sortedSet = new TreeSet<>(Comparator.comparingInt(String::length));
sortedSet.addAll(List.of("one", "two", "three", "four"));
sortedSet.forEach(System.out::println);

输出：

one
two
four
three

✅ 流的排序特性清除

某些操作会移除流的 SORTED 特性，特别是当你进行元素转换或映射时。例如，map() 和 flatMap() 操作都会导致排序特性丧失。

示例：排序特性丧失

Stream<String> sortedStream = Stream.of("apple", "banana", "cherry").sorted();
Stream<Integer> mappedStream = sortedStream.map(String::length); // map 操作移除了排序特性
boolean isSortedAfterMap = isSorted.test(mappedStream);
System.out.println("Is mappedStream sorted? " + isSortedAfterMap); // false

输出：

Is mappedStream sorted? false

通过 map() 操作，排序特性被移除，因为 map() 可能会修改元素的顺序。

✅ 总结

排序流是具有 SORTED 特性的流，它可以通过 TreeSet 等有序数据源或调用 sorted() 方法创建。
一些中间操作，如 map() 或 flatMap()，会移除 SORTED 特性。
知道一个流是否已排序，能够帮助我们做出更高效的并行流处理决策，特别是在需要避免不必要的排序时。

通过掌握如何使用和检查流的排序特性，可以让我们编写更加高效的流操作，避免不必要的性能开销。

307. Java Stream API - 排序流