Stream流、方法引用和讲解

红太狼 2023-06-13 09:51 30阅读 0赞

### Stream流 ###

*  说到Stream便容易想到I/O Stream，而实际上，谁规定“流”就一定是“IO流”呢？在Java 8中，得益于Lambda所带 来的函数式编程，引入了一个全新的Stream概念，用于解决已有集合类库既有的弊端。

#### 传统集合的多步遍历代码 ####

*  几乎所有的集合（如 Collection 接口或 Map 接口等）都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元 素进行操作的时候，除了必需的添加、删除、获取外，最典型的就是集合遍历。例如：

public class Demo01ForEach {
        public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("张无忌");
            list.add("周芷若");
            list.add("赵敏");
            list.add("张强");
            list.add("张三丰");
            for (String name : list) {
                System.out.println(name);
            }
        }
    
    }

*  这是一段非常简单的集合遍历操作：对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作

#### 循环遍历的弊端 ####

*  Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么（What），而不是怎么做（How），这点此前已经结合内部类进行 了对比说明。现在，我们仔细体会一下上例代码，可以发现：  
    for循环的语法就是“怎么做” for循环的循环体才是“做什么”  
    为什么使用循环？因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗？遍历是指每一个元素逐一进行处理，而并不是从 第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的，后者是方式。

**试想一下，如果希望对集合中的元素进行筛选过滤：**  
1. 将集合A根据条件一过滤为子集B；  
2. 然后再根据条件二过滤为子集C。  
**例如：** 1. 首先筛选所有姓张的人； 2. 然后筛选名字有三个字的人； 3. 最后进行对结果进行打印输出。

import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class Demo02NormalFilter {
        public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("张无忌");
            list.add("周芷若");
            list.add("赵敏");
            list.add("张强");
            list.add("张三丰");
            List<String> zhangList = new ArrayList<>();
            for (String name : list) {
                if (name.startsWith("张")) {
                    zhangList.add(name);
                }
            }
            List<String> shortList = new ArrayList<>();
            for (String name : zhangList) {
                if (name.length() == 3) {
                    shortList.add(name);
                }
            }
            for (String name : shortList) {
                System.out.println(name);
            }
        }
    }

*  每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么？不是。循 环是做事情的方式，而不是目的。另一方面，使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历，只能再使 用另一个循环从头开始。  
    那，Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢？

**Stream的更优写法**

import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class Demo03StreamFilter {
        public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new ArrayList<>();
            list.add("张无忌");
            list.add("周芷若");
            list.add("赵敏");
            list.add("张强");
            list.add("张三丰");
            list.stream()
                    .filter(s -> s.startsWith("张"))
                    .filter(s -> s.length() == 3)
                    .forEach(System.out::println);
        }
    }

*  直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。代码 中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历，我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中

### 流式思想概述 ###

> Stream流”其实是一个集合元素的函数模型，它并不是集合，也不是数据结构，其本身并不存储任何 元素（或其地址值）  
> Stream（流）是一个来自数据源的元素队列  
> 元素是特定类型的对象，形成一个队列。 Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算。 数据源 流的来源。 可以是集合，数组 等。

*  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， 如同流式风格（ßuent style）。 这样做可以对操作进行优化， 比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。
 *  内部迭代： 以前对集合遍历都是通过Iterator或者增强for的方式, 显式的在集合外部进行迭代， 这叫做外部迭 代。 Stream提供了内部迭代的方式，流可以直接调用遍历方法

==当使用一个流的时候，通常包括三个基本步骤：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 ==

#### 根据Collection获取流 ####

首先， java.util.Collection 接口中加入了default方法 stream 用来获取流，所以其所有实现类均可获取流。

import java.util .*;
        import java.util.stream.Stream;
    
        public class Demo04GetStream {
            public static void main(String[] args) {
                List<String> list = new ArrayList<>(); // ... Stream<String> stream1 = list.stream();
                Set<String> set = new HashSet<>(); // ... Stream<String> stream2 = set.stream();
                Vector<String> vector = new Vector<>(); // ...
                Stream<String> stream3 = vector.stream();
            }
        }

#### 根据Map获取流 ####

java.util.Map 接口不是 Collection 的子接口，且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征，所以获取对应的流 需要分key、value或entry等情况：

import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    import java.util.stream.Stream;
    
    public class Demo05GetStream {
        public static void main(String[] args) {
            Map<String, String> map = new HashMap<>(); // ... 
            Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
            Stream<String> valueStream = map.values().stream();
            Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
        }
    }

#### 根据数组获取流 ####

如果使用的不是集合或映射而是数组，由于数组对象不可能添加默认方法，所以 Stream 接口中提供了静态方法 of ，使用很简单  
注： of 方法的参数其实是一个可变参数，所以支持数组。

import java.util.stream.Stream;
    public class Demo06GetStream { 
    		public static void main(String[] args) { 
    		String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" }; 
    		Stream<String> stream = Stream.of(array); 
    	}
    }

#### 常用方法 ####

这些方法大概分为两种  
**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*。（除了终结方法外，其余方 法均为延迟方法。）  
**终结方法**：返回值类型不再是 Stream 接口自身类型的方法，因此不再支持类似 StringBuilder 那样的链式调 用。本小节中，终结方法包括 count 和 forEach 方法。