Java 8 新特性 - Stream流

目录：Java 8 新特性-终极指南

---

Java 8 新特性 - Stream流

新增的Stream API（java.util.stream）将生成环境的函数式编程引入了Java库中。这是目前为止最大的一次对Java库的完善，以便开发者能够写出更加有效、更加简洁和紧凑的代码。

Steam API极大得简化了集合操作（后面我们会看到不止是集合），首先看下这个叫Task的类：

public class Streams  {
    private enum Status {
        OPEN, CLOSED
    };
 
    private static final class Task {
        private final Status status;
        private final Integer points;
 
        Task( final Status status, final Integer points ) {
            this.status = status;
            this.points = points;
        }
 
        public Integer getPoints() {
            return points;
        }
 
        public Status getStatus() {
            return status;
        }
 
        @Override
        public String toString() {
            return String.format( "[%s, %d]", status, points );
        }
    }
}

Task类有一个分数（或伪复杂度）的概念，另外还有两种状态：OPEN或者CLOSED。现在假设有一个task集合：

final Collection< Task > tasks = Arrays.asList(
    new Task( Status.OPEN, 5 ),
    new Task( Status.OPEN, 13 ),
    new Task( Status.CLOSED, 8 ) 
);

首先看一个问题：在这个task集合中一共有多少个OPEN状态的点？

在Java 8之前，要解决这个问题，则需要使用 foreach 循环遍历task集合；

但是在Java 8中可以利用steams解决：包括一系列元素的列表，并且支持顺序和并行处理。

// Calculate total points of all active tasks using sum()
final long totalPointsOfOpenTasks = tasks
    .stream()
    .filter( task -> task.getStatus() == Status.OPEN )
    .mapToInt( Task::getPoints )
    .sum();
 
System.out.println( "Total points: " + totalPointsOfOpenTasks );

运行这个方法的控制台输出是：

Total points: 18

这里有很多知识点值得说。

• 首先，tasks集合被转换成steam表示；
• 其次，在steam上的 filter 操作会过滤掉所有CLOSED的task；
• 第三，mapToInt 操作基于每个task实例的 Task::getPoints 方法将task流转换成Integer集合；
• 最后，通过sum方法计算总和，得出最后的结果。

在学习下一个例子之前，还需要记住一些steams（点此更多细节）的知识点。Steam之上的操作可分为中间操作和终止操作。详情可参考：Stream API

中间操作会返回一个新的steam——执行一个中间操作（例如 filter ）并不会执行实际的过滤操作，而是创建一个新的steam，并将原steam中符合条件的元素放入新创建的steam。

终止操作（例如 forEach 或者 sum ），会遍历steam并得出结果或者附带结果；在执行终止操作之后，steam处理线已经处理完毕，就不能使用了。在几乎所有情况下，终止操作都是立刻对steam进行遍历。

steam的另一个价值是创造性地支持并行处理（parallel processing）。对于上述的tasks集合，我们可以用下面的代码计算所有任务的点数之和：

// Calculate total points of all tasks
final double totalPoints = tasks
   .stream()
   .parallel()
   .map( task -> task.getPoints() ) // or map( Task::getPoints ) 
   .reduce( 0, Integer::sum );
 
System.out.println( "Total points (all tasks): " + totalPoints );

这里我们使用parallel方法并行处理所有的task，并使用reduce方法计算最终的结果。控制台输出如下：

Total points（all tasks）: 26.0

对于一个集合，经常需要根据某些条件对其中的元素分组。利用steam提供的API可以很快完成这类任务，代码如下：

// Group tasks by their status
final Map< Status, List< Task > > map = tasks
    .stream()
    .collect( Collectors.groupingBy(Task::getStatus));
System.out.println( map );

控制台的输出如下：

{CLOSED=[[CLOSED, 8]], OPEN=[[OPEN, 5], [OPEN, 13]]}

最后一个关于tasks集合的例子问题是：如何计算集合中每个任务的点数在集合中所占的比重，具体处理的代码如下：

// Calculate the weight of each tasks (as percent of total points) 
final Collection< String > result = tasks
    .stream()                                        // Stream< String >
    .mapToInt( Task::getPoints )                     // IntStream
    .asLongStream()                                  // LongStream
    .mapToDouble( points -> points / totalPoints )   // DoubleStream
    .boxed()                                         // Stream< Double >
    .mapToLong( weigth -> ( long )( weigth * 100 ) ) // LongStream
    .mapToObj( percentage -> percentage + "%" )      // Stream< String> 
    .collect( Collectors.toList() );                 // List< String > 
 
System.out.println( result );

控制台输出结果如下：

[19%, 50%, 30%]

最后，正如之前所说，Steam API不仅可以作用于Java集合，传统的IO操作（从文件或者网络一行一行得读取数据）可以受益于steam处理，这里有一个小例子：

final Path path = new File( filename ).toPath();
try( Stream<String> lines = Files.lines(path, StandardCharsets.UTF_8)) {
    lines.onClose( () -> System.out.println("Done!") ).forEach( System.out::println );
}

Stream的方法 onClose 返回一个等价的有额外句柄的Stream，当Stream的 close() 方法被调用的时候这个句柄会被执行。

Stream API、Lambda表达式还有接口默认方法和静态方法支持的方法引用，是Java 8对软件开发的现代范式的响应。

Stream流与Lambda表达式、方法引用等结合使用，效果还是比较不错的，可以多加练习。