技术精讲：Java 8 Stream API

矫情吗；* 2021-07-31 19:54 316阅读 0赞

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作者 |  谭朝红

链接 | ramostear.c om

Stream(流)是在Java 8中新增的新特性，首先需要为Java 8 Stream正名：Java 8中的Stream跟Java I/O Stream(例如：InputStream,OutputStream等)没有任何的关系。Stream是Java中数据源的包装器，通过Stream我们可以快速的对数据源进行操作（例如：过滤，排序、求和等等），且Stream不对任何数据进行存储，所以Stream也不是数据结构。

在Java 8中，Stream增强了Array,List等对象操作数据的能力，Stream提供了一些列的方法使的这些原有的集合类可以轻松创建Stream对象实例。通过Stream API提供的静态方法，可以快速的生成有限/无限的数据流。特别指出，Stream只是增强了原有集合类的能力，并未对底层的源码做任何的修改。

## **1.Stream的工作流程** ##

接下来，将介绍使用Java Stream的基本步骤。在Java 8中，Stream的生命周期一共有三个阶段：

1.获取数据源并创建Stream实例。 数据源可以是数组、列表、对象或者I/O流

2.执行中间操作（Intermediate Operations）。 中间操作可以是过滤、排序、类型转换等操作

3.执行终端操作（Terminal Operation）。

终端操作主要是对最终结果进行计数、求和、创建新集合等操作

图1-1展示了Java 8 Stream的工作工作流程。

![640][]

图 1-1 Stream工作流程

## **2.Stream 操作管道是什么？** ##

所谓的Stream操作管道是指“中间操作”和“终端操作”的组合。在Java 8 Stream API中，许多的操作方法都将当前的Stream作为最终结果返回，这就允许开发人员以连式编程的方式，组合出更大的Stream操作管道。Java 8 Stream API位于java.util.stream包下，其组织结构如图2-1所示：

![640][640 1]

图2-1 java.util.stream包

接下来，将详细介绍“中间操作”和“终端操作”各自的方法和特性。

Stream的中间操作将返回一个Stream,它允许开发者以查询的方式调用多个其他的操作。特别注意的是，在“终端操作”方法未被调用之前，“中间操作”的方法不会被执行。Stream的“中间操作”一共包括七个：Stream.filter,Stream.map,Stream.flatmap,Stream.peek,Stream.sorted和Stream.limit。

### **3.1.Stream.filter** ###

Stream.filter将返回一个包含与之谓词相匹配的元素的新的Stream。下面将通过一个示例，演示Stream.filter的使用方法。

![640][640 2]

执行结果：

![640][640 3]

此示例使用“中间操作”Stream.filter过滤以“j”开头的字符串,并使用“终端操作”Stream.count统计以“j”开头的字符串数量。

### **3.2.Stream.map** ###

Stream.map将使用java.util.function.Function提供的方法转换Stream中的元素。Stream.map操作通常用于转换集合对象。下面是使用Stream.map的示例代码：

![640][640 4]

执行结果：

![640][640 5]

### **3.3.Stream.flatmap** ###

Stream.flatmap通常将Stream中的每一个元素转换成0个或多个元素。下面将通过flatmap来统计一个文本中单词的出现次数（不重复）。示例代码如下：

![640][640 6]

执行结果：

![640][640 7]

source.txt内容：

### **3.4.Stream.peek** ###

Stream.peek在调试期间非常有用,它允许您在操作Stream之前查看Stream内部的数据。下面是示例代码：

![640][640 8]

执行结果：

Java	
    C#	
    C++	
    GO	
    result size = 4

### **3.5.Stream.distinct** ###

Stream.distinct是根据其内部的equals方法在Stream中对元素进行去重操作。下面是使用示例：

![640][640 9]

执行结果：

6	
    1	
    8	
    11

### **3.6.Stream.sorted** ###

Stream.sorted方法用于将Stream中的数据元素进行排序。下面是使用示例：

![640][640 10]

执行结果：

1	
    6	
    8	
    11

### **3.7.Stream.limit** ###

Stream.limit方法用于限定Stream中元素的个数。下面是使用示例：

![640][640 11]

执行结果：

0	
    1	
    2	
    3	
    4	
    5	
    11	
    618

## **4.Stream 终端操作（Terminal  Operations）是什么？** ##

终端操作用于生产最终的数据结果，如对象，数组或者列表。在终端操作方法被执行前，中间操作方法将不会被执行。终端操作方法一共有十二个，它们是：forEach,toArray,reduce,collect,min,max,count,anymatch,allMatch,noneMatch,findFirst和findAny。表4-1列举了这十二个终端操作的使用方法

![640][640 12]

图 4-1 Stream终端操作方法

## **5.如何创建Stream实例？** ##

Stream支持多种数据源创建Stream实例，如Array,List,Object和I/O流。接下来，通过简单的示例来演示如何创建Stream。

### **5.1 使用数组创建Stream** ###

首先，我们定义一个静态的数组users,并初始几条用户数据，代码如下：

private static User[] users = {new User("user1"),new User("user2"),new User("user3")};

接下来，将利用users来创建一个Stream对象实例，示例代码如下：

public static void fromArray() {	
        Stream<User> uStream = Stream.of(users);	
        System.out.println("create stream from array.");	
        uStream.forEach(u->System.out.println(u.getUsername()));	
    }

### **5.2 使用对象创建Stream** ###

沿用上面定义的users数组，通过数组下标获得用户对象，并利用这些对象创建一个Stream实例，代码如下：

public static void fromObjects() {	
    
    	
        Stream<User> uStream = Stream.of(users[0],users[1],users[2]);	
        System.out.println("create stream from objects.");	
        uStream.forEach(u->System.out.println(u.getUsername()));	
    
    	
    }

### **5.3 使用List创建Stream** ###

接下来，我们将users数组转换成List，并使用此List来创建Stream实例。代码如下：

public static void fromList() {	
    
    	
        List<User> list = Arrays.asList(users);	
        Stream<User> uStream = list.stream();	
        System.out.println("create stream from list.");	
        uStream.forEach(u->System.out.println(u.getUsername()));	
    
    	
    }

### **5.4 使用builder方法创建Stream** ###

最后，我们将演示使用Stream内置的builder()静态方法创建Stream实例。代码如下：

public static void byBuilder() {	
        Stream.Builder<User> userStream = Stream.builder();	
        userStream.accept(users[0]);	
        userStream.accept(users[1]);	
        userStream.accept(users[2]);	
        System.out.println("create stream by builder.");	
        userStream.build().forEach(u->System.out.println(u.getUsername()));	
    }

以上就是通过数据源创建Stream实例的几种不同方式。

## **6.为什么要使用Stream?** ##

在命令式编程中，我们必须逐行编写代码，才能完成相关的计算。例如，计算1~10000的数的总和，我们需要使用for(int i=1;i<=10000;i++)\{….\}循环语句来迭代求值。在这个语句中，我们需要花费额外的精力来维护loop变量的值。而在声明式编程中，我们只需要关注想要实现的目标，而不是其内部重复的循环逻辑。

Stream API通过使用内部迭代器和lambda表达式，帮助我们完成了那些重复性的逻辑。Stream API的作用不仅仅用于数据迭代，它还能通过中间操作和终端操作实现数据的排序、类型转换、求和、计数、求最大值、最小值以及模式匹配等操作。

接下来，表6-1展示了命令式编程和声明式编程的优劣：

![640][640 13]

## **总结** ##

在本文中，介绍了Java Stream的基本工作流程，并详细列举了中间操作和终端操作的细节。通过使用Stream，我们可以将传统的命令式编程代码进行简化，以提高编程效率。

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