Java JDK1.8 核心特性详解------Stream（流）的基本介绍

在前面的章节（Java JDK1.8 核心特性详解------Lambda表达式与方法引用），我们讲述了行为参数化以及Lambda表达式，在下面几篇文章里，我们会学习Stream的使用。

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流是什么？

Stream流是 Java API的心成员，它允许你使用声明的方式处理数据集合。我们可以把流当作一种更加高级的迭代器。通过流我们可以更加方便的顺序或者并行的处理集合。下面将用例子让你先感受一下Stream的便利。假如我们要在一个List集合中筛选出年龄小于40岁的人，并且按照年龄进行排序，最后获取满足要求人的姓名。我们分别用传统方式和Stream的方式获取最终结果：

        //初始化数据
        List<People> peopleList = new ArrayList<>();
        peopleList.add(new People("张三", 15));
        peopleList.add(new People("李四", 41));
        peopleList.add(new People("赵六", 35));
        peopleList.add(new People("王五", 48));
        peopleList.add(new People("啊大", 14));
        peopleList.add(new People("啊二", 16));
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        //普通方式
        List<People> peopleArrayList = new ArrayList<>();
        //筛选出年龄小于40岁的人
        for (People people : peopleList) {
            if (people.getAge() < 40) {
                peopleArrayList.add(people);
            }
        }
        //将人按照年龄从小到大排序
        peopleArrayList.sort(Comparator.comparing(People::getAge));
        //提取人的名字
        List<String> nameList = new ArrayList<>();
        for (People people:peopleArrayList) {
            nameList.add(people.getName());
        }

        List<People> peopleArrayList = new ArrayList<>();
        //筛选出年龄小于40岁的人
        for (People people : peopleList) {
            if (people.getAge() < 40) {
                peopleArrayList.add(people);
            }
        }
        //将人按照年龄从小到大排序
        peopleArrayList.sort(Comparator.comparing(People::getAge));
        //提取人的名字
        List<String> nameList = new ArrayList<>();
        for (People people:peopleArrayList) {
            nameList.add(people.getName());
        }

        System.out.println(nameList);
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        //Stream方法
        List<String> nameList2 = peopleList.stream()
        //过滤出年龄小于40的人
        .filter(people1 -> people1.getAge() < 40)
        //按照年龄排序
        .sorted(Comparator.comparing(People::getAge))
        //获取名称
        .map(People::getName)
        //返回结果
        .collect(Collectors.toList());

        System.out.println(nameList2);

可以看到，在普通方法中，我们多创建了一个peopleArrayList 垃圾变量，同时，在代码量上也多了很多。除此之外，如果我们想并行处理集合，只需要把people.stream改成people.parallelStream，流会自动帮你使用并行的方式处理数据，这在多核CPU上会提升处理效率。目前来看，流有几个显而易见的好处：

• 申明性：代码是以声明式方式写的：就像SQL语句一样，只是说明想完成什么，而不是说明如何实现。用这种方式加上行为参数化可以让我们很方便的应对需求

• 可复合：我们可以把几个基础操作链接起来，来表达复杂数据的处理流水线，同时保证代码清晰可读

• 可并行:我们可以简单的将集合并行处理，使性能更好。

流的简介

Stream相关类和接口在java.util.stream包中，我们可以通过很多方式获取到流，比如利用数值范围或者I/O资源生成流。流简短的定义就是“从支持数据处理操作的源生成的元素序列”。

• 元素序列：和集合一样，流提供了一个接口，可以访问特定元素的一组有序值。因为集合时数据结构，所以它的主要目的是以特定的时间/空间复杂度储存和访问数据。但流的目的是表达计算。因此，集合讲的是数据，流讲的是计算。
• 源：流会从源中获取要处理的流，有序集合生成流时会保持原来的顺序。
• 数据处理操作：对数据进行处理，包括过滤，排序，遍历等。流操作还可以顺序执行和并行执行。
• 流水线：很多流操作会返回处理后的流，这样我们就可以将多个操作链接起来。
• 内部迭代：流的迭代是在背后进行的，跟迭代器显式迭代不太一样。

流和集合的区别

什么时候进行读取和计算:

集合是一个内存中的数据结构，包含数据结构中目前所有的值，我们要先把所有的数据加载到集合中以后才可以对集合进行操作。就像我们我们用DVD看电影，包含电影的所有东西。要看必须要有完整的电影。流则是在概念上的固定的数据结构，其元素则是按需计算。例如我们在网上看电影，只需要加载目前进度的后面几分钟的电影就行。这样做有很大的好处，就是只有在我们需要的时候才会加载值。后面会有一个例子证明这点。

流只能遍历一次：

流和迭代器一样只能遍历一次，或者说只能消费一次。如果我们对一个流消费两次，那么代码会抛出java.lang.IllegalStateException：流已被操作或关闭。除非我们从数据源那再获取一个流。于此相反，我们可以对集合进行任意次的操作。

内部迭代和外部迭代：

我们使用集合或者迭代器的时候，需要我们自己去声明如何进行迭代，例如使用for循环或者是hasNext显性的去获取每一个元素，然后再在方法体中说明如何操作这些元素。这个就是外部迭代。对于流来说，你只需要申明对流进行什么操作。流会自动在内部对元素进行迭代。这就是内部迭代。

 流的操作

java.util.stream.Stream中的Stream接口定义了很多操作。它们可以分成两大类：中间操作和终端操作。回顾一下上面的例子，讲述两类的区别：

        List<String> nameList2 = peopleList
        //获取流
        .stream()
        //中间操作
        .filter(people1 -> people1.getAge() < 40)
        //中间操作
        .sorted(Comparator.comparing(People::getAge))
        //中间操作
        .map(People::getName)
        //终端操作
        .collect(Collectors.toList());

像filter、sorted、map等操作可以返回流，与其他操作连成一条流水线的流操作叫做中间操作。像collect这种会关闭流返回其他对象的操作叫做终端操作 

中间操作

中间操作会返回一个新的流，例如从peopleList.stream()产生的流，在经过filter（）以后，会产生一个新的流，给sorted（）使用，在sorted（）使用以后会产生一个流给map。这样不断的传递下去，就相当于工厂的流水线。还有很重要的一点，除非流水线触发一个终端操作，不然中间操作不会执行任何处理。因为中间操作能够合并起来，在终端操作时一次性全部处理。

        List<String> nameList2 = peopleList.stream()
                //过滤出年龄小于40的人
                .filter(people1 ->{System.out.println("filter:"+people1.getAge());
                    return people1.getAge()<40;} )
                //获取名称
                .map(people -> {
                    System.out.println("map"+people.getName());
                    return people.getName();
                })
                //直取前三个
                .limit(2)
                //返回结果
                .collect(Collectors.toList());

这个代码将会打印：

filter:15
map张三
filter:41
filter:35
map赵六

 可以看出，流操作先将一个元素经过全部的中间操作以后，才会去执行另一个操作。这里利用了流的延迟性质。第一，尽管有很多人，但是我们只查询了前三个人就获得了我们要的结果。其次，我们将过滤和获取信息两个独立的操作合并到一次遍历中（可以更加清楚的看出我们的遍历过程，这个技术叫循环合并）。

终端操作

终端操作会从流水线中生成结果。返回结果可以是List，Integer，甚至是void。

使用流

一般来说，流的使用包括三个方面：

• 从数据源中创建一个流

• 对流进行中间操作

• 对流进行终端操作

下面两张图是常用的流操作：

流当然还有更多的操作，以及许多模式，比如切片、查找、匹配等，会在后面慢慢说。

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