Java 8 Stream(1)-流的使用及技巧

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2023-10-08 06:26 25阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1. Stream 简介
 *  2. Stream 创建
 *  3. Stream 常用操作
 *   *   *  3.1 Stream 常用中间操作
         *  3.2 Stream 常用终结操作
 *  4. 使用示例
 *   *   *  4.1 分组并映射获取对象指定字段
         *  4.2 分组取符合指定条件的最大值

## 1. Stream 简介 ##

`集合`和`数组`是经常会用到的数据结构，通常会对它们做增、删、改、查、聚合、统计、过滤等操作。在较早的 Java 版本中对集合和数组的处理并不是很便捷，不过`Java 8`添加了一个新的抽象`Stream`，可以以一种声明的方式处理数据。`Stream` 使用一种类似用 `SQL`语句从数据库查询数据的直观方式来提供对 Java 集合运算和表达的支持，这种风格将要处理的元素集合看作一种流，流在管道中传输，并且可以在管道的节点上进行处理，比如筛选，排序，聚合等

> Java 源码中有文档介绍流相关信息，可参考 `java/util/stream/package-info.java`，读者如对 Stream 原理感兴趣可参考 [Java 8 Stream(2)-原理解析][Java 8 Stream_2_-]

`Stream 的特性如下`：

*  `无存储`  
    Stream不是一种数据结构，只是数据源的一个视图，数据源可以是一个数组，Java容器或 I/O channel 等
 *  `为函数式编程提供支持`  
    对 Stream 的任何修改都不会修改真实的数据源，比如 Stream 的过滤操作并不会删除过滤掉的元素，而是产生一个不包含被过滤元素的新 Stream
 *  `懒加载思想`  
    Stream 的中间操作并不会立即执行，只有等到用户真正需要结果(最终操作触发)的时候才会执行
 *  `可消费性`  
    Stream只能被`最终操作`操作一次，之后就会失效，类似容器的迭代器，想要再次操作必须重新生成。在最终操作之后，再次使用流将抛出异常：
    
        java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed

对于流的处理主要有三种关键性操作：流的创建、中间操作（intermediate operation）以及最终操作(terminal operation)

## 2. Stream 创建 ##

创建 `Stream`流通常有以下几种方法:

1.  `使用已有集合创建流`  
    在`Java 8`中对集合类做了增强，在其中增加了`stream`方法，可以将一个集合类转换成流。以下代码通过一个已有的`List`调用其 `stream()` 方法创建一个流，这种创建流的方式也是最常用的一种
    
    除此以外还有一个`parallelStream()`方法可以为集合创建一个`并行流`。`parallelStream()`采用多线程来计算，底层使用 ForkJoinPool 线程池，默认的并发线程数要比CPU处理器的数量少1个，因为最优的策略是每个 CPU 处理器分配一个线程，然而主线程也算一个线程
    
        // 1. 集合类转化
        Arrays.asList("Nathan", "Hello", "HelloWorld");
        Stream<String> stream = strings.stream();
        
        // 2. 数组转化
        Stream<String> stream = Arrays.stream(new String[]{
              "Nathan", "Hello", "HelloWorld"})
2.  `通过 Stream 创建流`  
    使用`Stream`提供的方法可以直接返回一个由指定元素组成的流
    
        Stream<String> stream = Stream.of("Nathan", "Hello", "HelloWorld");

## 3. Stream 常用操作 ##

`Stream` 的操作主要分为两类：`中间操作`和`终结操作`。`中间操作`得到的结果还是一个`Stream`，我们需要借助`终结操作`将一个 `Stream` 转换成想要的类型

#### 3.1 Stream 常用中间操作 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">操作方法</th> 
   <th align="left">功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">filter</td> 
   <td align="left">将符合指定条件的元素过滤出来</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">map</td> 
   <td align="left">以指定的方式将元素映射为另一种类型的数据，其 <code>lambda</code> 表达式必须有返回值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">flatMap</td> 
   <td align="left">与 <code>map</code> 类似，但当其操作的元素是仍然可迭代的数组或集合时，<code>flatMap</code> 会将可迭代数据结构中的元素取出，以指定方式映射后合并为一个流</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">distinct</td> 
   <td align="left">对流中的元素去重</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">sorted</td> 
   <td align="left">对流进行排序</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">limit</td> 
   <td align="left">返回 <code>Stream</code> 的前面 n 个元素</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">skip</td> 
   <td align="left">扔掉前 n 个元素</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 3.2 Stream 常用终结操作 ####

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">操作方法</th> 
   <th align="left">功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">foreach</td> 
   <td align="left">遍历流中的每个元素</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">count</td> 
   <td align="left">统计流中的元素个数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">collect</td> 
   <td align="left">归约操作，可将流中的元素组成一个汇总结果，常用参数Collectors.toList()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">max</td> 
   <td align="left">统计流中最大对元素，但需要指定元素比较的规则 Comparator</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 4. 使用示例 ##

以下所有示例基于 `People` 对象，其定义如下

public class People {
        
        // 姓名
        private String name;
        
        // 年龄
        private Integer age; 
    }

#### 4.1 分组并映射获取对象指定字段 ####

假设有一个 `People` 对象集合，需要将其按照年龄分组，并且只保留分组后每个年龄分组中的姓名，参考示例如下：

// 1. 使用  Collectors.collectingAndThen（）
    Map<Integer, List<String>> ageNameMap = peopleList.stream()
                    .collect(Collectors.groupingBy(People::getAge,
                            Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(),
                                    peoples -> peoples.stream().map(People::getName).collect(Collectors.toList()))));
    
    // 2. 使用  Collectors.mapping（）
    Map<Integer, List<String>> ageNameMap = peopleList.stream()
                    .collect(Collectors.groupingBy(People::getAge,
                            Collectors.mapping(People::getName, Collectors.toList())));

#### 4.2 分组取符合指定条件的最大值 ####

假设需要将 `People` 对象集合按照年龄分组，并且取该分组下最长的名字，一个参考示例如下：

Map<Integer, String> ageNameMap = peopleList.stream()
                    .collect(groupingBy(People::getAge,
                            Collectors.reducing("", People::getName, BinaryOperator.maxBy(Comparator.comparing(String::length)))));

[Java 8 Stream_2_-]: https://blog.csdn.net/weixin_45505313/article/details/106150967