Java 8 新特性—Stream API 对元素流进行函数式操作

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什么是 Stream API

Stream API 是 Java 8 引入的一个用于对集合数据进行函数式编程操作的强大的库。它允许我们以一种更简洁、易读、高效的方式来处理集合数据，可以极大提高 Java 程序员的生产力，是目前为止对 Java 类库最好的补充。

Stream API 的核心思想是将数据处理操作以函数式的方式链式连接，以便于执行各种操作，如过滤、映射、排序、归约等，而无需显式编写传统的循环代码。

下面是 Stream API 的一些重要概念和操作：

1. Stream****（流）：Stream 是 Java 8 中处理集合的关键抽象概念，它是数据渠道，用于操作数据源所生成的元素序列。这些数据源可以来自集合（Collection）、数组、I/O 操作等等。它具有如下几个特点：
   1. Stream 不会存储数据。
   2. Stream 不会改变源数据对象，它返回一个持有结果的新的 Stream。
   3. Stream 操作是延迟执行的，这就意味着他们要等到需要结果的时候才会去执行。
2. 中间操作：这些操作允许您在 Stream 上执行一系列的数据处理。常见的中间操作有 filter（过滤）、map（映射）、distinct（去重）、sorted（排序）、limit（截断）、skip（跳过）等。这些操作返回的仍然是一个 Stream。
3. 终端操作：终端操作是对流进行最终处理的操作。当调用终端操作时，流将被消费，不能再进行进一步的中间操作。常见的终端操作包括 forEach（遍历元素）、collect（将元素收集到集合中）、reduce（归约操作，如求和、求最大值）、count（计数）等。
4. 惰性求值：Stream 操作是惰性的，只有在调用终端操作时才会执行中间操作。这可以提高性能，因为只处理需要的数据。

为什么要用 Stream API

作为一个 CRUD Boy ，在实际开发中，我们的数据来源大多数都是基于数据库、文件等等，一般情况下这些数据都需要我们用 Java 程序来处理。这时有小伙伴就说，我用 for 循环就能很好的处理集合数据了，为什么偏要用 Stream API 呢？其实相比传统集合处理方式，Stream API 有很多优点：

1. 简洁和可读性：Stream API 的链式操作使代码更加简洁、可读。
2. 不可变性：Stream 操作不会修改原始数据，而是创建一个新的 Stream，确保了原始数据的不可变性，有助于并发编程。
3. 惰性求值：Stream 操作是惰性的，只有在调用终端操作时才会触发中间操作的执行，提高了性能，因为只处理需要的数据。
4. 并行处理：Stream API 支持并行处理数据，可以充分利用多核处理器，提高性能。
5. 更高的效率：使用 Stream API 可以更快速地编写代码，因为它减少了样板代码的编写，同时提供了丰富的操作。

Stream 与集合的差异是：Stream 讲的是计算，而集合讲的是数据。

Stream 操作三部曲

一个完整的 Stream 操作包括三步

创建 Stream

首先我们需要一个 Stream 对象，常见的创建方式有：

• 使用集合的 stream() 方法

在集合中有两个方法可以创建 Stream 对象：

default Stream<E> stream()：返回一个顺序流
default Stream<E> parallelStream()：返回一个并行流

• 通过数组

Arrays.stream(T[] array)，将数组转换为 Stream 对象：

String[] array = {"死磕 Java","死磕 Java 并发","死磕 Java 新特性","死磕 Netty"};
Stream<String> stream = Arrays.stream(array);

• 使用Stream.of(T... values)方法

Stream<String> stream = Stream.of("死磕 Java","死磕 Java 并发","死磕 Java 新特性","死磕 Netty");

这种方式适用于直接提供一组元素来创建Stream。

• 使用Stream.builder()方法

Stream 提供了一个 builder() 方法来提供构建 Stream 的构造器：

Stream.Builder<String> builder = Stream.builder();
builder.accept("死磕 Java");
builder.accept("死磕 Java 并发");
builder.accept("死磕 Java 新特性");
builder.accept("死磕 Netty");
Stream<String> stream = builder.build();

这种方式适用于需要逐个添加元素到Stream中的情况。

• Stream.generate() or Stream.iterate(T seed, UnaryOperator<T> f)

这两个方法都是用于生成无限元素的Stream，需要通过limit()方法来限制元素数量。

Stream<String> stream = Stream.generate(() -> "a").limit(3);

这两个方法使用比较少。

中间操作

有了 Stream 对象，就可以在 Stream 上应用中间操作。

中间操作是一系列的操作，对数据源的数据进行处理，例如过滤、映射、排序、去重等等。注意这些操作不会立即执行，而是构建一个操作链。下表是 Stream 中常用中间操作方法。

方法名	描述
filter(Predicate<T> predicate)	根据给定的谓词条件过滤元素。
map(Function<T, R> mapper)	将元素通过给定的函数映射为另一个类型的元素。
flatMap(Function<T, Stream<R>> mapper)	将每个元素映射为一个流，然后将这些流合并为一个流。
distinct()	去除流中的重复元素。
sorted()	对元素进行排序，默认按自然顺序排序。
sorted(Comparator<T> comparator)	使用