在 Java 开发中，集合操作是我们日常工作中频繁接触的内容。传统的集合处理方式往往需要编写大量的循环和条件判断语句，不仅代码冗长，可读性也较差。而 Java 8 引入的 Stream 流，为我们提供了一种全新的集合处理方式，它能够让代码更加简洁、高效且易于理解。本文将带大家深入了解 Stream 流的使用方法和技巧。
一、Stream 流的概念与特点
Stream 流是 Java 8 中引入的一个新的抽象概念，它不是数据结构，也不存储数据，而是对数据源（如集合、数组等）进行一系列的中间操作和终端操作，从而实现对数据的处理。
Stream 流具有以下特点：
- 不存储数据：Stream 流只是对数据源进行操作，不会将数据存储起来。
- 单向流动：数据只能通过 Stream 流处理一次，一旦处理完毕，Stream 流就会被消耗掉，无法再次使用。
- 惰性执行：中间操作不会立即执行，只有当执行终端操作时，所有的中间操作才会一次性执行，这种特性有助于提高效率。
- 可并行化：Stream 流支持并行处理，可以充分利用多核处理器的优势，提高处理大量数据的效率。
二、Stream 流的创建方式
要使用 Stream 流，首先需要创建一个 Stream 流对象。常见的创建方式有以下几种：
1. 从集合创建
集合是最常用的数据源之一，Java 中的 Collection 接口提供了 stream () 方法来获取 Stream 流。
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("apple");
list.add("banana");
list.add("orange");
Stream<String> stream = list.stream();
2. 从数组创建
可以通过 Arrays 类的 stream () 方法从数组创建 Stream 流。
String[] array = {"apple", "banana", "orange"};
Stream<String> stream = Arrays.stream(array);
3. 使用 Stream 的静态方法创建
Stream 类提供了一些静态方法来创建 Stream 流，如 of ()、empty () 等。
Stream<String> stream1 = Stream.of("apple", "banana", "orange");
Stream<String> stream2 = Stream.empty();
三、Stream 流的操作方法
Stream 流的操作可以分为中间操作和终端操作两类。
1. 中间操作
中间操作是对 Stream 流进行处理后返回一个新的 Stream 流，可以进行链式调用。常见的中间操作有：
- filter()：根据指定的条件过滤元素，只保留满足条件的元素。
List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "grape");
Stream<String> filteredStream = list.stream().filter(s -> s.length() > 5);
上述代码中，filter () 方法会过滤出长度大于 5 的字符串。
- map()：将 Stream 流中的元素映射成另一种类型的元素。
List<String> list = Arrays.asList("1", "2", "3", "4");
Stream<Integer> mappedStream = list.stream().map(Integer::parseInt);
这里的 map () 方法将字符串类型的元素转换为整数类型。
- sorted()：对 Stream 流中的元素进行排序。
List<Integer> list = Arrays.asList(3, 1, 4, 2);
Stream<Integer> sortedStream = list.stream().sorted();
默认情况下，sorted () 方法按照自然顺序对元素进行排序，也可以传入一个 Comparator 接口的实现来指定排序规则。
- distinct()：去除 Stream 流中的重复元素。
List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 2, 3, 3, 3);
Stream<Integer> distinctStream = list.stream().distinct();
2. 终端操作
终端操作会触发 Stream 流的处理，并返回一个结果或副作用。终端操作执行后，Stream 流就会被消耗掉。常见的终端操作有：
- collect()：将 Stream 流中的元素收集到一个集合或其他数据结构中。
List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "grape");
List<String> filteredList = list.stream().filter(s -> s.length() > 5).collect(Collectors.toList());
上述代码将过滤后的元素收集到一个 List 集合中。
- count()：返回 Stream 流中元素的数量。
List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "grape");
long count = list.stream().filter(s -> s.length() > 5).count();
- forEach()：对 Stream 流中的每个元素执行指定的操作。
List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "grape");
list.stream().forEach(System.out::println);
该代码会遍历 Stream 流中的每个元素，并将其打印出来。
- findFirst()：返回 Stream 流中的第一个元素。
List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "grape");
Optional<String> firstElement = list.stream().findFirst();
findFirst () 方法返回一个 Optional 对象，因为 Stream 流可能为空。
- anyMatch()：判断 Stream 流中是否存在满足指定条件的元素。
List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "grape");
boolean hasLongString = list.stream().anyMatch(s -> s.length() > 6);
四、Stream 流的实际应用示例
下面通过一个实际的例子来展示 Stream 流的使用。假设我们有一个员工列表，每个员工有姓名、年龄、工资等属性，我们需要完成以下操作：
- 筛选出年龄大于 30 岁的员工。
- 对筛选后的员工按照工资从高到低排序。
- 提取排序后员工的姓名。
- 将姓名收集到一个 List 集合中并打印。
首先，定义一个 Employee 类：
class Employee {
private String name;
private int age;
private double salary;
public Employee(String name, int age, double salary) {
this.name = name;
this.age = age;
this.salary = salary;
}
// getter and setter methods
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public double getSalary() {
return salary;
}
}
然后，使用 Stream 流完成上述操作：
public class StreamExample {
public static void main(String[] args) {
List<Employee> employees = new ArrayList<>();
employees.add(new Employee("张三", 25, 5000));
employees.add(new Employee("李四", 35, 8000));
employees.add(new Employee("王五", 32, 7000));
employees.add(new Employee("赵六", 28, 6000));
List<String> result = employees.stream()
.filter(emp -> emp.getAge() > 30) // 筛选年龄大于30岁的员工
.sorted((e1, e2) -> Double.compare(e2.getSalary(), e1.getSalary())) // 按工资从高到低排序
.map(Employee::getName) // 提取姓名
.collect(Collectors.toList()); // 收集到List集合
System.out.println(result);
}
}
运行上述代码，输出结果为：[李四，王五]，符合我们的预期。通过 Stream 流，我们用简洁的代码完成了复杂的操作，大大提高了代码的可读性和开发效率。
五、使用 Stream 流的注意事项
- 避免在 Stream 流中修改数据源：在使用 Stream 流处理数据时，尽量不要修改数据源，否则可能会导致不可预期的结果。
- 注意 Stream 流的线程安全：Stream 流本身不是线程安全的，如果在多线程环境中使用，需要做好同步措施。
- 合理选择并行流：虽然并行流可以提高处理大量数据的效率，但并不是所有情况都适合使用。对于小规模的数据，并行流可能会因为线程切换等开销而降低效率。
- 理解 Optional 类：很多终端操作会返回 Optional 对象，需要正确处理 Optional 对象可能为空的情况，避免出现 NullPointerException。
总结
Stream 流是 Java 中一个非常强大的特性，它为我们提供了一种简洁、高效的集合处理方式。通过本文的介绍，相信大家对 Stream 流的概念、创建方式、操作方法以及实际应用有了一定的了解。在实际开发中，我们应该多使用 Stream 流，充分发挥其优势，提高代码的质量和开发效率。希望本文对大家有所帮助！
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