JAVA学习13——stream流、方法引用

1. stream流概述

Stream流JDK1.8之后出现，关注做什么，而不是怎么做。Stream流其实是一个集合元素的函数模型，它既不是集合，也不是数据接哦古，其本身也并不存储任何元素。示例代码：

public static void main(String[] args) {
	list.add("Lucy");
	list.add("Nancy");
	list.stream()
				.filter(name->name.startsWith("张"))
				.filter(name->name.length()==3)
				.forEach(name-> System.out.println(name));
	//stream流用上面的方式代替了三个循环，stream流与Lambda结合，形成该效果。
}

stream流和之前的IO流是不太一样的。下面这张图展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作，是一种集合元素的处理方。图中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。调用filter、map、skip等方法对函数模型进行操作时，集合元素并没有真正被处理，只有当终结方法count执行时，整个模型才会按照指定策略执行操作。这个效果得益于Lambda的延迟执行特性。

Stream流有两个基础特征：（1）Pipelining：中间操作都会返回流对象本身，这样多个操作可以串联成一个管道，这样做可以对操作进行优化，比如延迟执行和短路。（2）内部迭代：以前对集合遍历都是通过Iterator或者增强for的方式，显示再集合外部进行迭代，这叫外部迭代；而Stream提供了外部迭代方式，流可以直接调用遍历方法。

使用流的三个基本步骤：
step1：获取一个数据源（可以是集合、数组等）；
step2：数据转换，转换成一个流；
step3：执行操作回去想要的结果，每次转换，原有Stream对象不变，返回一个新的Stream对象，这就允许对其操作可以像链条一样排列，形成一个管道。

Stream流属于管道流，只能被消费（使用）一次，第一个Stream流调用完毕方法，数据就会转流到下一个Stream上，而这时第一个Stream流已经使用完毕，就会关闭了，所以第一个Stream流就不能再调用方法了。

2.如何使用流

2.1获取流

java.util.stream.stream是java 8新加入的最常用的流接口（这并不是一个函数式接口）。获取一个流的方式有两种：
（1）所有Collection集合都可以通过stream默认方法获取流：
default Stream stream()
（2）Stream接口的静态方法of可以获取数组对应的流。
static Stream of (T… values)
参数可以是一个可变参数，那么我们就可以传递一个数组。

public static void main(String[] args) {
	//把集合转换为Stream流
	List<String> list = new ArrayList<>();
	Stream<String> stream1 = lilst.stream();

	Set<String> set = new HashSet<>();
	Stream<String> stream2 = set.stream();

	Map<String,String> map = new HashMap<>();
	Set<String> keySet = map.keyset();
	Stream<String> stream3 = keyset.stream();

	Collection<String> values = map.values();
	Stream<String> stream4 = values.stream();

	//获取键值对的流
	Set<Map.Entry<String,String>> entries = map.entrySet();
	Stream<Map.Entry<String, String>> stream5 = entries.stream();

	//把数组转换为stream流
	Stream<Integer> stream6 = Stream.of(1,2,3,4,5);
	
	Integer[] arr = {1,2,3};
	Stream<Integer> stream7 = Stream.of(arr);
	//其他类型的数组，也可以这样做。

}

2.2 Stream流的常用方法

常用方法被分为两类：
1）延迟方法：返回值类型仍然是Stream接口自身类型的方法，因此支持链式调用（除了终结方法，其他都是延迟方法）
2）终结方法：返回值不是Stream接口自身类型的方法，因此不再支持StringBuilder那样的来链式调用。常用终结方法有count和forEach。

（1）forEach方法
void forEach(Consumer<? super T> action)
该方法接收一个Consumer接口函数，会将一个流元素交给函数进行处理，可以传递Lambda表达式。

//forEach 方，用来遍历流中数据，是一个终结方法，
//遍历之后就不能继续调用Stream流中的其他方法
Stream<String> stream = Stream.of("Lucy", "Nancy");
stream.forEach((String name) -> {
	System.out.println(name);
});
//简化
stream.forEach(name->System.out.println(name));

（2）filter方法
Stream filter(Predicate<? super T> predicate);
该接口接收一个Predicate函数式接口参数（可以是Lambda）作为筛选条件。

复习：Predicate接口中有一个唯一抽象方法：
boolean test(T t)。

如果结果为true，则Stream流的filter方法会留用元素，否则不留用。

Stream<String> stream = Stream.of("Lucy", "Nancy");
Stream<String> stream2 = Stream.filter((String name) -> { return name.startsWith("L");});
stream2.forEach(name -> System.out.println(name));

（3）map方法
如果要将流中的元素映射到另一个流中，使用map方法。
Stream map(Function<? super T, ? extends R> mapper);
该接口需要一个Function函数式接口，可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型数据。

复习Function接口，该函数式接口中，其唯一抽象方法为R apply(T t);，这可以将一种T类型转换为R类型，即”映射“。

Stream<String> stream = Stream.of("1", "2");
Stream<Integer> stream2 = stream.map((String s) ->{
	return Integer.parseInt(s);
});
stream2.forEach(i -> System.out.println(i));

(4) count方法
count方法，用于统计Stream流中的个数。
long count();
count方法是一个终结方法，返回值是long类型整数，不能再继续调用Stream流中其他方法。

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
Stream<Integer> stream = list.stream();
long count = stream.count();
System.out.println(count);

（5）limit
对流元素进行截取，值取用前n个，它是一个延迟方法。
Stream limit(long maxSize);

String[] arr = {"Lucy", "Nancy"};
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
Stream<String> stream2 = stream.limit(3);

（6）skip
跳过前几个元素，截取后面的心流，如果大于n，则返回0的空流。

（7）concat方法
如果有两个流，希望合并成一个流，就用这个方法。
static Stream concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b);

Stream<String> stream3 = Stream.concat(stream1, stream2);

2.3 案例

对于这种要多次处理的步骤，用stream流来做，会效率高很多，且易于编写，根据步骤来写stream流就行了。若用for循环，相对比较麻烦。

案例的操作步骤：
1.第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名，存储到一个新集合中；
2.第一个队伍筛选后，只要前3个人，存储到一个新集合中；
3.第二个队伍只要姓张的成员姓名，存储到一个新集合中；
4.第二个队伍筛选之后，不要前2个人，存储到一个新集合中；
5.将两个队伍合并为一个队伍，存储到一个新集合中；
6.根据姓名创建Person对象，存储到一个新集合中；
7.打印整个队伍的Person对象信息。

//省略代码

Stream<String> ontStream = one.stream().filter(name -> name.length() == 3).limit(3);

Stream<String> twoStream = twoStream = two.stream().filter(name -> name.startWith("张")).skip(2);

3. 方法引用

在使用Lambda表达式的时候，我们实际上传进去的代码就是一种解决方案，拿什么参数做什么操作。那么考虑一种情况：如果我们在Lambda中锁指定的操作方案，已经有地方存在相同方案，就不需要再写重复逻辑了。可以理解为对Lambda表达式的优化。

示例代码

 //定义一个打印的函数式接口
 @FunctionalInterface
 public interface Printable {
 	//定义字符串的抽象方法
 	void print(String s);
 }

//再定义一个类
public class DemoPrintable {
	public static void printString(Printabe p) {
		p.print("helloworld");
	}

	public static void main(String[] args) {
		printString((s) -> {
			Sytem.out.println(s); 
		});

		/*
		分析：
			lambda表达式的目的，是打印参数传递的字符串；
			把参数s传递给System.out对象，调用out对象中的方法println对字符串进行输出
			注意：
			1.System.out对象已经存在；
			2.println方法已经存在
		
			所以我们可以使用方法引用来优化lambda表达式；
			可以使用System.out方法直接引用（调用）println方法
		*/

			printString(System.out::println);
	}
}

双冒号：：是引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在某个方法视线中，就用双冒号引用该方法作为Lambda的替代者。

3.1 通过对象名引用成员方法

 //定义一个打印的函数式接口
 @FunctionalInterface
 public interface Printable {
 	//定义字符串的抽象方法
 	void print(String s);
 }


public class MethodRerObject {
	public void printUpperCaseString(String str) {
		System.out.println(str.toUpperCase());
	}
}

//测试类，通过对象名引用成员方法
//前提：对象名已存在，成员方法已存在
public class Demo{
	public static void priintString(Printable p) {
		p.print("HHH");
	}

	public static void main(String[] args) {
		printString((s) -> {
			//创建MethodRerObject对象
			MethodRerObject obj = new MethodRerObject();
			//调用MethodRerObject对象中的成员方法printUpperCaseString，把字符串按照大写输出
			obj.printUpperCaseString(s);
		});

		/*
			使用方法引用优化Lambda；
			对象是已经存在的MethodRerObject
			成员方法也是已经存在的printUpperCaseString
			所以我们可以使用对象名引用成员方法
		*/
		//创建MethodRerObject对象
		MethodRerObject obj = new MethodRerObject();
		printString(obj::printUpperCaseString);
	}
}

3.2 通过类名引用静态方法

由于在java.lang.Math类中已经存在了静态方法abs，所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时，有就可以通过类名直接引用静态的成员方法。

通过类名引用静态成员方法的条件：类已经存在，且静态成员方法也已经存在。这样我们就可以通过类名直接引用静态成员方法。

//
@FunctionalInterface
public interface Calcable {
	//定义一个抽象方法，传递一个整数，对整数进行绝对值计算并返回
	int calsAbs(int number);
}

public class Demo {
	//定义一个方法，方法的参数传递要计算绝对值的整数，和函数式接口Calcable
	public static int method(int number, Calcable c) {
		return c.calsAbs(number);
	}

	public static void main(String[] args) {
		int number = method(-10,(n)-> {
			return Math.abs(n);
		});
		System.out.println(number);

		//用方法引用优化Lambda表达式
		//Math类是存在的
		//abs计算绝对值的静态方法也是已经存在的
		//所以可以直接通过类名引用静态方法
		int number2 = method(-10,Math::abs);
	}
}

3.3 通过super引用父类成员方法

当Lambda中需要出现super调用时，也可以使用方法引用进行替代。

//定义见面的函数式接口
@FunctionalInterface
public interface Greetable {
	//定义一个见面的方法
	void greet();
}

//定义父类
public class Human {
	public void sayHello() {
		System.out.println("Hello,I'm your father");
	}
}

//定义子类
public class Man extends Human {
	//子类重写父类sayHello的方法
	@Override
	public void sayHello() {
		System.out.println("Hello,I'm your son");
	}

	//定义一个方法，参数传递Greetable接口
	public void method(Greetable g) {
		g.greet();
	}

	public void show() {
		method(() -> {
			Human h = new Human();
			h.sayHello();
		});
		//因为有子父类关系，所以存在一个关键字super，代表父类，所以我们可以直接使用super，调用父类的成员方法
		method(()->{
			super.sayHello();
		});
		//使用super引用类的成员方法
		//super是已经存在的
		//父类的成员方法sayHello也是已经存在的
		//所以我们可以直接使用super引用父类的成员方法
		
		method(super::sayHello);
	}
}

3.4通过this引用成员方法

this代表当前对象，如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法，那么就可以使用this::成员方法的格式来使用方法引用。

//定义一个函数式接口
@FunctionalInterface
public interface Richable {
	void buy();
}

//通过this引用本类的成员方法
public class Husband {
	public void buyHouse() {
		System.out.println("buy a house");
	}

	public void marry(Richable r) {
		r.buy();
	}

	//定义一个非常高兴的方法
	public void soHappy() {
		marry(()->{
			//使用this.成员方法，调用本类买房子的方法
			this.buyHouse();
		});

		/*
			使用方法引用优化Lambda表达式
			this是已经存在的
			本类的成员方法buyHouse已经存在
			所以可以直接使用this引用本类的成员方法buyHouse
		*/
		marry(this::buyHouse); 
	}
}

3.5 类的构造器引用

由于构造器的名称和类名完全一样，并不固定，所以构造器引用使用
类名称::new 的格式表示，首先是一个简单的Person类。

public class Person {
	private String name;

	public Person() {
	}

	public Person(String name) {
		this.name = name;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
}


//定义一个创建Person对象的函数式接口
public interface PersonBuilder {
	//定义一个方法，根据传递的姓名创建Person对象返回
	Person builderPerson(String name);
}

//类的构造器（构造方法)引用
public class Demo {
	public void printName(String name, PersonBuilder pb) {
		Person person = pb.builderPerson(name);
		System.out.println(person.getName());
	}

	public static void main(String[] args) {
		printName("Lucy“,(String name) -> {
			return new Person(name);
		});

		/*
			使用方法引用优化Lambda表达式
			构造方法new Person（String name）已知
			创建对象已知
			就可以使用Person引用new创建对象
		*/

			printName("Lucy", Person::new);
	}
}

3.6 数组的构造器引用

数组也是Object的子类对象，同样具有构造器，引用到对应的Lambda表达式中，就可以使用数组的构造器引用。

//定义一个创建数组的函数式接口
@FunctionalInterface
public interface ArrayBuilder {
	//定义一个创建int类型数组的方法，参数传递数组的长度，返回创建好的int类型数组
	int[] builderArray(int length);
}

//数组的构造器引用
public class Demo {
	//方法的参数，传递创建数组的长度，和ArrayBuilder接口
	//方法内部根据传递的长度，使用ArrayBuilder中的方法创建数组并返回
	public static int[] createArray(int length, ArrayBuilder ab) {
		return ab.builderArray(length);
	}

	public static void main(String[] args) {
		int[] arr1 = createArray(10 , (len)->{
			return new int[len];
		});
		System.out.println(arr1.length);
		/*
			使用方法引用优化Lambda表达式
			已知创建的就是int[]数组
			数组的长度也是已知的
			就可以使用方法引用
			int[]引用new，根据参数传递的长度，来创建数组	
		*/
		int[] arr2 = createArray(10,int[]:: new);
		System.out.println(Arrays.toString(arr2));
		System.out.println(Arr2.length);
	}
}