Java 8编程进阶-Stream之函数式编程

Bertha 。 2021-09-15 16:14 303阅读 0赞

1、什么是Stream

Java 8 API添加了一个新的抽象称为流Stream，可以让你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一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。Stream API可以极大提高Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。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。元素流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作(terminal operation)得到前面处理的结果。

总之，中间操作只是创建另一个流，不会执行任何处理，直到最终操作被调用。一旦最终操作被调用，则开始遍历所有的流，并且相关的函数会逐一应用到流上。中间操作是惰性操作，所以，流支持惰性,下面是一些函数的分类。

<table style="color:rgb(0,0,0);font-family:'Helvetica Neue', Helvetica, 'Hiragino Sans GB', 'Microsoft YaHei', Arial, sans-serif;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="3" align="center" style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">Stream操作分类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">中间操作(Intermediate operations)</td> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">无状态(Stateless)</td> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">unordered() filter() map() mapToInt() mapToLong() mapToDouble() flatMap() flatMapToInt() flatMapToLong() flatMapToDouble() peek()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">有状态(Stateful)</td> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">distinct() sorted() sorted() limit() skip()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">最终操作(Terminal operations)</td> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">非短路操作</td> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">forEach() forEachOrdered() toArray() reduce() collect() max() min() count()</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">短路操作(short-circuiting)</td> 
   <td style="border-color:#C0C0C0;font-size:12px;color:rgb(69,69,69);border-collapse:collapse;">anyMatch() allMatch() noneMatch() findFirst() findAny()</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

2、流的使用

2.1、获取Stream

在使用流之前，首先需要拥有一个数据源，并通过StreamAPI提供的一些方法获取该数据源的流对象。数据源可以有多种形式：

(1)集合   
这种数据源较为常用，通过stream()方法即可获取流对象：

List<String> list = new ArrayList<>();
       Stream<String> stream = list.stream();

(2)数组   
通过Arrays类提供的静态函数stream()获取数组的流对象：

String[] array = {
       "a","b","c"};
       Stream<String> stream = Arrays.stream(array);

(3)值   
直接将几个值变成流对象：

Stream<String> stream = Stream.of("a", "b", "c");

2.2、forEach

对流中的每个元素执行一些操作。

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a","b","c"));
        //写法一
        list.stream().forEach(x -> {
            System.out.println(x);
        });
        //写法二
        list.stream().forEach(System.out::println);

2.3、map

接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素

2.4、flatMap

接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流。

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a,1","b,2","c,3"));
    
        List<String> newList = list.stream().flatMap(x->{
            String[] array = x.split(",");
            return Arrays.stream(array);
        }).collect(Collectors.toList());

结果：

\[a, 1, b, 2, c, 3\]

2.5、reduce()

通过一个二进制操作将流中的元素合并到一起。

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3));
        //写法一,累加不带初始值
        Optional accResult = list.stream().reduce((acc, item) -> {
            acc += item;
            return acc;
        });

输出6

//写法一,累加带初始值10
        int result1 = list.stream().reduce(10, (acc, item) -> {
            acc += item;
            return acc;
        });

输出16

2.6、filter()

过滤元素

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3,4));
        List<Integer> newList = list.stream().filter(x -> x >=3).collect(Collectors.toList());

输出\[3,4\]

2.7、distinct()

去除重复元素

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 1, 1,2,2));
        List<Integer> newList = list.stream().distinct().collect(Collectors.toList());

输出结果

\[1,2\]

2.8、collect()

将流中的元素倾倒入某些容器

（1）toList

将元素转成List，很简单，上面的实例很多

（2）toSet

将元素转成Set

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 1, 1, 2, 2));
        Set<Integer> set = list.stream().collect(Collectors.toSet());

(3) toMap

将元素转成Map

用法可以如下

public Map<Long, String> getIdNameMap(List<Account> accounts) {
    
    return accounts.stream().collect(Collectors.toMap(Account::getId, Account::getUsername));
    }

收集成实体本身map

代码如下：

public Map<Long, Account> getIdAccountMap(List<Account> accounts) {
    return accounts.stream().collect(Collectors.toMap(Account::getId, account -> account));
    }

account -> account是一个返回本身的lambda表达式，其实还可以使用Function接口中的一个默认方法代替，使整个方法更简洁优雅：

public Map<Long, Account> getIdAccountMap(List<Account> accounts) {
    return accounts.stream().collect(Collectors.toMap(Account::getId, Function.identity()));
    }

重复key的情况

代码如下：

public Map<String, Account> getNameAccountMap(List<Account> accounts) {
    return accounts.stream().collect(Collectors.toMap(Account::getUsername, Function.identity()));
    }

这个方法可能报错（java.lang.IllegalStateException: Duplicate key），因为name是有可能重复的。toMap有个重载方法，可以传入一个合并的函数来解决key冲突问题：

public Map<String, Account> getNameAccountMap(List<Account> accounts) {
    return accounts.stream().collect(Collectors.toMap(Account::getUsername, Function.identity(), (key1, key2) -> key2));
    }

这里只是简单的使用后者覆盖前者来解决key重复问题。

指定具体收集的map

toMap还有另一个重载方法，可以指定一个Map的具体实现，来收集数据：

2.8、min()    
根据一个比较器找到流中元素的最小值。

BigDecimal min = planList.stream().min((a,b)->a.getPrice().compareTo(b.getPrice())).get().getPrice();

2.9、max()

根据一个比较器找到流中元素的最大值。

BigDecimal max = planList.stream().max((a,b)->a.getPrice().compareTo(b.getPrice())).get().getPrice();

2.10、count()

计算流中元素的数量。

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(14, 23, 3,10, 1,6));
        long min = list.stream().distinct().count();