Java8新特性之流式编程Stream API

最新推荐文章于 2025-04-23 00:19:19 发布

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#java #stream #lambda #函数式编程

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1. 流式思想概述

Java8中有两大最为重要的改变。第一个是 Lambda 表达式；另外一个则是 Stream API。

Stream流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”，Stream流不是一种数据结构，不保存数据，而是对数据进行加工处理。Stream可以看作是流水线上的一个工序。在流水线上，通过多个工序把原材料加工成一个商品。
在这里插入图片描述
Stream API（java.util.stream）把真正的函数式编程风格引入到Java中，提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作，这是一种集合元素的处理方案，而方案就是一种“函数模型”。图中的每一个方框都是一个“流”，调用指定的方法，可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字3是最终结果。

Stream API是用来处理集合、数组等容器中的数据的，处理操作有：查询、筛选、删除、过滤、统计、映射等。集合、数组讲的是数据，负责存储数据，Stream流讲的是计算，负责处理数据。

Stream的执行流程：

1、获取Stream流：通过一个数据源（如：集合、数组），获取一个流

2、中间处理操作：中间操作是个操作链，对数据源的数据进行n次处理，但是在终结操作前，并不会真正执行

3、终结操作：一旦执行终结操作，就执行中间操作链，最终产生结果并结束Stream。终结操作执行后就不能再对数据进行加工处理，如果要加工需要重新创建Stream。

Stream流的特点：

（1）Stream流本身不负责存储数据，存储数据是用集合、数组等数据结构。

（2）Stream流不会修改数据源的数据，每次处理都会返回一个持有结果的新Stream流对象。

（3）Stream流的操作是一个延迟操作，不调用终结方法中间处理操作不会执行

注意：Stream流和IO（InputStream/OutputStream）流没有任何关系。

2. 获取stream流的方式

java.util.stream.Stream<T>是Java 8新增的stream流接口。（这并不是一个函数式接口。）

获取一个流非常简单，有以下几种常用的方式：

Collection接口中的默认方法default Stream<E> stream()，所有的Collection集合都可以通过该方法获取流对象
通过数组工具类Arrays类的静态方法public static <T> Stream<T> stream(T[] array)获取数组对应的流对象。
Stream接口的静态方法public static<T> Stream<T> of(T... values)获取数组对应的流对象

根据Collection集合获取流

Collection接口的所有实现类均可通过stream方法获取流。

@Test
    public void test1() {
        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
        Stream<Integer> stream = list.stream();
    }

根据数组获取流

@Test
public void test2() {
    String[] array = {"aaa", "bbb", "ccc", "ddd"};
    Stream<String> stream1 = Arrays.stream(array);
    Integer[] array2 = {1, 4, 3, 10, 12, 21};
    Stream<Integer> stream2 = Arrays.stream(array2);
}

@Test
public void test3() {
    String[] array = {"aaa", "bbb", "ccc", "ddd"};
    Stream<String> stream1 = Stream.of(array);

    /*int[] array2 = {1, 4, 3, 10, 12, 21};
        Stream<int[]> stream2 = Stream.of(array2);*/
    Integer[] array2 = {1, 4, 3, 10, 12, 21};
    Stream<Integer> stream2 = Stream.of(array2);
}

3. 常用方法：

Stream API 分为两类：终结方法和非终结方法。

非终结方法：返回值类型仍然是Stream接口类型的方法，因此支持链式调用
终结方法：返回值类型不再是Stream接口类型的方法，因此不再支持链式调用

注意：

非终结方法是延迟执行的，调用终结方法时，才会真正执行前面的非终结方法
Stream API 仅对Stream流中的数据进行加工处理，不会修改数据源的数据。

forEach : 逐一处理

终结方法，调用该方法后不能调用其他方法，方法声明：

void forEach(Consumer<? super T> action);

该方法接收一个Consumer接口对象的参数，会对每一个元素进行逐一处理，例如遍历：

@Test
public void test1() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    Stream<Integer> stream = list.stream();
    //可传入lambda表达式、方法引用：Consumer<Integer> consumer = System.out::println;
    stream.forEach(System.out::println);
}

count：统计流中的元素个数

终结方法，方法声明：

long count();

代码示例

@Test
public void test2() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    Stream<Integer> stream = list.stream();
    long count = stream.count();
    System.out.println(count); //6
}

filter：过滤

非终结方法，方法声明：

Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

该方法接收一个Predicate函数式接口对象的参数作为筛选条件

筛选出集合中的偶数，代码示例：

@Test
public void test3() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    //链式调用
    long count = list.stream().filter(i -> i % 2 == 0).count();
    System.out.println(count);
}

limit：取出前n个元素

非终结方法，方法声明：

Stream<T> limit(long maxSize);

参数是一个long型，如果集合当前长度大于参数则进行截取；否则不进行操作

代码示例：

@Test
public void test4() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    list.stream().limit(4).forEach(System.out::println);
}

skip：跳过前n个元素

非终结方法，方法声明：

Stream<T> skip(long n):

跳过前n个元素，获取一个截取之后的新流，如果流的当前长度大于n，则跳过前n个，否则将会得到一个长度为0的空流。

代码示例：

@Test
public void test5() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    list.stream().skip(3).forEach(System.out::println); //10 12 21
}

sorted：排序

自然排序：

Stream<T> sorted();

代码示例：

@Test
public void test6() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    list.stream().sorted().forEach(System.out::println);
}

定制排序：

Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator);

@Test
public void test6() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    list.stream().sorted((i1, i2) -> -Integer.compare(i1, i2)).forEach(System.out::println);
}

map：映射

非终结方法，方法声明：

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

将流中的元素映射到另一个流中

代码示例：

@Test
public void test7() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    //Function<Integer, String> mapper = i -> i + "a";
    list.stream().map(i -> i + "a").forEach(System.out::println); //1a 4a 3a 10a 12a 21a
}

distinct：去除重复数据

非终结方法，方法声明：

Stream<T> distinct();

代码示例：

@Test
public void test8() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(4, 1, 4, 3, 10, 3, 12, 21, 3);
    list.stream().distinct().forEach(System.out::println);
}

自定义类型是根据对象的hashCode和equals来去除重复元素的：

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    //构造器、hashcode、equals等
}

@Test
public void test9() {
    Stream.of(new Student("jack", 12), new Student("lily", 17)
    , new Student("mark", 17), new Student("jack", 12)
    , new Student("lily", 15), new Student("john", 16))
            .distinct().forEach(System.out::println);
}

reduce：归约

将流中元素反复结合起来，得到一个值

终结方法，方法声明：

T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator);

@Test
public void test11() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    //reduce：
    //第一次，将初始值赋值给i1，取出第一个元素赋值给i2
    //第二次，将第一次的结果赋值给i1，取出二个元素赋值给i2
    //第三次，将第二次的结果赋值给i1，取出三个元素赋值给i2
    //第四次，将第三次的结果赋值给i1，取出四个元素赋值给i2
    System.out.println(list.stream().reduce(5, (i1, i2) -> i1 + i2)); //56
}

Optional<T> reduce(BinaryOperator<T> accumulator);

@Test
public void test12() {
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 4, 3, 10, 12, 21);
    Optional<Integer> sum = list.stream().reduce((i1, i2) -> i1 + i2);
    System.out.println(sum.get()); //51
}

concat：组合

非终结方法，将两个Stream流对象合并成一个新的Stream流对象，该方法为静态方法，方法声明：

public static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)

代码示例：

@Test
public void test13() {
    Stream<String> streamA = Stream.of("ccc", "abc", "bbb");
    Stream<String> streamB = Stream.of("aaa", "eee", "ddd");
    Stream.concat(streamA, streamB).forEach(System.out::println);
}

collect：收集Stream流中的结果到指定结构

Stream流中的结果收集到集合中

java.util.stream.Collector<T, A, R> 接口对象来指定收集到哪种集合中，java.util.stream.Collectors 类提供一些方法来返回 Collector 接口的对象。

@Test
public void test14() {
    //转为list集合
    List<String> list = Stream.of("ccc", "abc", "bbb")
        .collect(Collectors.toList());
    System.out.println(list);
    ArrayList<String> arrayList = Stream.of("ccc", "abc", "bbb")
        .collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));
    System.out.println(arrayList);

    //转为set集合
    Set<String> set = Stream.of("aaa", "eee", "ddd")
        .collect(Collectors.toSet());
    System.out.println(set);
    HashSet<String> hashSet = Stream.of("aaa", "eee", "ddd")
        .collect(Collectors.toCollection(HashSet::new));
    System.out.println(hashSet);
}

Stream流中的结果收集到数组中

Stream流提供toArray方法将结果收集到一个数组中，返回值类型为Object[]，方法声明：

Object[] toArray();

@Test
public void test15() {
    Object[] array = Stream.of("ccc", "abc", "bbb")
            .toArray();
    System.out.println(Arrays.toString(array)); //[ccc, abc, bbb]
}