Java8新特性

前言

Java8之前的集合操作不能满足需求的快速发展。所以Steam应运而生。

Stream是对容器对象功能的增强，专注于对容器对象进行各种便利、高效的聚合操作（aggregate operation）或者大批量数据操作。

它提供串行和并行两种模式进行汇聚操作。

stream是一个函数式语言+多核时代综合影响的产物。

清单 2. Java 8 的排序、取值实现

List<Integer> transactionsIds = transactions.parallelStream().
 filter(t -> t.getType() == Transaction.GROCERY).
 sorted(comparing(Transaction::getValue).reversed()).
 map(Transaction::getId).
 collect(toList());

一、Stream 总览

1.什么是流

Stream 不是集合元素，它更像一个高级版本的 Iterator。用户只要给出需要对其包含的元素执行什么操作，比如 “过滤掉长度大于 10 的字符串”，Stream 会隐式地在内部进行遍历，做出相应的数据转换。

Stream 就如同一个迭代器（Iterator），单向，不可往复，数据只能遍历一次，遍历过一次后即用尽了，就好比流水从面前流过，一去不复返。

而和迭代器又不同的是，Stream 可以并行化操作。使用并行模式时，数据会被分成多个段，其中每一个都在不同的线程中处理，然后将结果一起输出。

Stream 的另外一大特点是，数据源本身可以是无限的。

2.流的构成

2.1三个基本步骤：

获取一个数据源（source）→ 数据转换→执行操作获取想要的结果，每次转换原有 Stream 对象不改变，返回一个新的 Stream 对象（可以有多次转换），这就允许对其操作可以像链条一样排列，变成一个管道，如下图所示。

2.2有多种方式生成 Stream Source：

从 Collection 和数组
Collection.stream()
Collection.parallelStream()
Arrays.stream(T array) or Stream.of()

从 BufferedReader

静态工厂

自己构建

其它
注：详见参考链接

2.3流的操作类型分为两种：

Intermediate：中间的 ：一个流可以后面跟随零个或多个 intermediate 操作。其目的主要是打开流，做出某种程度的数据映射/过滤，然后返回一个新的流，交给下一个操作使用。仅仅调用到这类方法，并没有真正开始流的遍历。

Terminal：终点站 ：一个流只能有一个 terminal 操作，当这个操作执行后，流就被使用“光”了，无法再被操作。所以这必定是流的最后一个操作。Terminal 操作的执行，才会真正开始流的遍历，并且会生成一个结果，或者一个 side effect。

简单理解Intermediate和Termianl底层：Stream 里有个操作函数的集合，每次转换操作就是把转换函数放入这个集合中，在 Terminal 操作的时候循环 Stream 对应的集合，然后对每个元素执行所有的函数。

还有一种操作被称为 short-circuiting：短路 。
顾名思义，用以短路。用来保证：无限大的Stream，能进行有限的操作。

清单 3. 一个流操作的示例：

int sum = widgets.stream()
.filter(w -> w.getColor() == RED)
 .mapToInt(w -> w.getWeight())
 .sum();

代码含义： stream() 获取当前小物件的 source，filter 和 mapToInt 为 intermediate 操作，进行数据筛选和转换，最后一个 sum() 为 terminal 操作，对符合条件的全部小物件作重量求和。

二、流的使用详解

简单说，对 Stream 的使用就是实现一个 filter-map-reduce 过程

1.流的构造与转换

清单 4. 构造流的几种常见方法

// 1. Individual values
Stream stream = Stream.of("a", "b", "c");
// 2. Arrays
String [] strArray = new String[] {"a", "b", "c"};
stream = Stream.of(strArray);
stream = Arrays.stream(strArray);
// 3. Collections
List<String> list = Arrays.asList(strArray);
stream = list.stream();

注：对于基本数值型，目前有三种对应的包装类型 Stream：

清单 5. 数值流的构造

IntStream.of(new int[]{1, 2, 3}).forEach(System.out::println);
IntStream.range(1, 3).forEach(System.out::println);
IntStream.rangeClosed(1, 3).forEach(System.out::println);

清单 6. 流转换为其它数据结构

// 1. Array
String[] strArray1 = stream.toArray(String[]::new);
// 2. Collection
List<String> list1 = stream.collect(Collectors.toList());
List<String> list2 = stream.collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));
Set set1 = stream.collect(Collectors.toSet());
Stack stack1 = stream.collect(Collectors.toCollection(Stack::new));
// 3. String
String str = stream.collect(Collectors.joining()).toString();

一个 Stream 只可以使用一次，上面的代码为了简洁而重复使用了数次。

2.流的操作

当把一个数据结构包装成 Stream 后，就要开始对里面的元素进行各类操作了。三种操作：

Intermediate：
map (mapToInt, flatMap 等)、 filter、 distinct、 sorted、 peek、 limit、 skip、 parallel、 sequential、 unordered

Terminal：
forEach、 forEachOrdered、 toArray、 reduce、 collect、 min、 max、 count、 anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny、 iterator

Short-circuiting：
anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny、 limit

典型用法1：map/flatMap
作用就是把 input Stream 的每一个元素，映射成 output Stream 的另外一个元素。

清单 8. 平方数

List<Integer> nums = Arrays.asList(1, 2, 3, 4);
List<Integer> squareNums = nums.stream().
map(n -> n * n).
collect(Collectors.toList());

从上面例子可以看出，map 生成的是个 1:1 映射，每个输入元素，都按照规则转换成为另外一个元素。还有一些场景，是一对多映射关系的，这时需要 flatMap。

清单 9. 一对多

Stream<List<Integer>> inputStream = Stream.of(
 Arrays.asList(1),
 Arrays.asList(2, 3),
 Arrays.asList(4, 5, 6)
 );
Stream<Integer> outputStream = inputStream.
flatMap((childList) -> childList.stream());

flat 平的

flatMap 把 input Stream 中的层级结构扁平化，就是将最底层元素抽出来放到一起，最终 output 的新 Stream 里面已经没有 List 了，都是直接的数字。

典型用法2：filter
filter 对原始 Stream 进行某项测试，通过测试的元素被留下来生成一个新 Stream。

清单 11. 把单词挑出来

List<String> output = reader.lines().
 flatMap(line -> Stream.of(line.split(REGEXP))).
 filter(word -> word.length() > 0).
 collect(Collectors.toList());

这段代码首先把每行的单词用 flatMap 整理到新的 Stream，然后保留长度不为 0 的，就是整篇文章中的全部单词了。

典型用法3：forEach
forEach 方法接收一个 Lambda 表达式，然后在 Stream 的每一个元素上执行该表达式。

清单 12. 打印姓名（forEach 和 pre-java8 的对比）

// Java 8
roster.stream()
 .filter(p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE)
 .forEach(p -> System.out.println(p.getName()));
// Pre-Java 8
for (Person p : roster) {
 if (p.getGender() == Person.Sex.MALE) {
 System.out.println(p.getName());
 }
}

forEach 是为 Lambda 而设计的，保持了最紧凑的风格。而且 Lambda 表达式本身是可以重用的，非常方便。当需要为多核系统优化时，可以 parallelStream().forEach()，只是此时原有元素的次序没法保证

题外话:
一般认为，forEach 和常规 for 循环的差异不涉及到性能，它们仅仅是函数式风格与传统 Java 风格的差别。

注意： 你无法对一个 Stream 进行两次 terminal 运算。

但是peek 可以多次使用Stream中的元素。

清单 13. peek 对每个元素执行操作并返回一个新的 Stream ：这只是一个消费接口

Stream.of("one", "two", "three", "four")
 .filter(e -> e.length() > 3)
 .peek(e -> System.out.println("Filtered value: " + e))
 .map(String::toUpperCase)
 .peek(e -> System.out.println("Mapped value: " + e))
 .collect(Collectors.toList());

运行完这段代码验证了之前的说法:
Intermediate 方法，是会把方法放到一个集合中，在terminal方法中，才会按照元素顺序同一调用；

注意：forEach 不能修改自己包含的本地变量值，也不能用 break/return 之类的关键字提前结束循环。

典型用法4：findFirst
这是一个 termimal 兼 short-circuiting 操作，它总是返回 Stream 的第一个元素，或者空。

这里比较重点的是它的返回值类型：Optional。这也是一个模仿 Scala 语言中的概念，作为一个容器，它可能含有某值，或者不包含。使用它的目的是尽可能避免 NullPointerException。

清单 14. Optional 的两个用例

String strA = " abcd ", strB = null;
print(strA);
print("");
print(strB);
getLength(strA);
getLength("");
getLength(strB);
public static void print(String text) {
 // Java 8
 Optional.ofNullable(text).ifPresent(System.out::println);
 // Pre-Java 8
 if (text != null) {
 System.out.println(text);
 }
 }
public static int getLength(String text) {
 // Java 8
return Optional.ofNullable(text).map(String::length).orElse(-1);
 // Pre-Java 8
// return if (text != null) ? text.length() : -1;
 };

在更复杂的 if (xx != null) 的情况中，使用 Optional 代码的可读性更好，而且它提供的是编译时检查，能极大的降低 NPE 这种 Runtime Exception 对程序的影响

Stream 中的 findAny、max/min、reduce 等方法等返回 Optional 值。还有例如 IntStream.average() 返回 OptionalDouble 等等。

典型用法5：reduce
这个方法的主要作用是把 Stream 元素组合起来。它提供一个起始值（种子），然后依照运算规则（BinaryOperator），和前面 Stream 的第一个、第二个、第 n 个元素组合。

清单 15. reduce 的用例

// 字符串连接，concat = "ABCD"
String concat = Stream.of("A", "B", "C", "D").reduce("", String::concat);
// 求最小值，minValue = -3.0
double minValue = Stream.of(-1.5, 1.0, -3.0, -2.0).reduce(Double.MAX_VALUE, Double::min);
// 求和，sumValue = 10, 有起始值
int sumValue = Stream.of(1, 2, 3, 4).reduce(0, Integer::sum);
// 求和，sumValue = 10, 无起始值
sumValue = Stream.of(1, 2, 3, 4).reduce(Integer::sum).get();
// 过滤，字符串连接，concat = "ace"
concat = Stream.of("a", "B", "c", "D", "e", "F").
 filter(x -> x.compareTo("Z") > 0).
 reduce("", String::concat);

有起始值的 reduce() 都返回具体的对象。而对于第四个示例没有起始值的 reduce()，由于可能没有足够的元素，返回的是 Optional，请留意这个区别。

注：跑一下代码就全明白了

典型用法6：limit/skip
limit 返回 Stream 的前面 n 个元素；skip 则是扔掉前 n 个元素（它是由一个叫 subStream 的方法改名而来）。

public void testLimitAndSkip() {
 List<Person> persons = new ArrayList();
 for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
 Person person = new Person(i, "name" + i);
 persons.add(person);
 }
List<String> personList2 = persons.stream().
map(Person::getName).limit(10).skip(3).collect(Collectors.toList());
 System.out.println(personList2);
}
private class Person {
 public int no;
 private String name;
 public Person (int no, String name) {
 this.no = no;
 this.name = name;
 }
 public String getName() {
 System.out.println(name);
 return name;
 }
}

典型用法7：sorted

这个需要注意的就是要重写comparable接口

典型用法8：min/max/distinct

这些方法，都是调用的reduce方法

典型用法9：Match 传入一个predicate方法 （断言型接口）

有三个方法：
allMatch：全部-匹配
anyMatch：部分-匹配
noneMatch：全不-匹配

talk is cheap ， show you the code！

List<Person> persons = new ArrayList();
persons.add(new Person(1, "name" + 1, 10));
persons.add(new Person(2, "name" + 2, 21));
persons.add(new Person(3, "name" + 3, 34));
persons.add(new Person(4, "name" + 4, 6));
persons.add(new Person(5, "name" + 5, 55));

boolean isAllAdult = persons.stream().
 allMatch(p -> p.getAge() > 18);
System.out.println("All are adult? " + isAllAdult);

boolean isThereAnyChild = persons.stream().
 anyMatch(p -> p.getAge() < 12);
System.out.println("Any child? " + isThereAnyChild);

结果如下：

All are adult? false
Any child? true

总结

参考链接：https://developer.ibm.com/zh/articles/j-lo-java8streamapi/

最后

以上就是虚幻路人为你收集整理的Stream学习：StreamAPI详解Java8新特性前言一、Stream 总览二、流的使用详解总结的全部内容，希望文章能够帮你解决Stream学习：StreamAPI详解Java8新特性前言一、Stream 总览二、流的使用详解总结所遇到的程序开发问题。

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