Java流（Stream）简介

我就是我 2022-06-05 10:12 226阅读 0赞

**流简介**

要讨论流，我们先来谈谈集合，这是最容易上手的方式了。 Java 8中的集合支持一个新的stream方法，它会返回一个流（接口定义在java.util.stream.Stream里）。那么， 流到底是什么呢？简短的定义就是“从支持数据处理操作的源生成的元素序列”。让我们一步步剖析这个定义。

1.  元素序列：就像集合一样，流也提供了一个接口，可以访问特定元素类型的一组有序值。因为集合是数据结构，所以它的主要目的是以特定的时间/空间复杂度存储和访问元素（如ArrayList 与 LinkedList）。但流的目的在于表达计算，比如filter、 sorted和map。集合讲的是数据，流讲的是计算。
2.  源：流会使用一个提供数据的源，如集合、数组或输入/输出资源。 请注意，从有序集合生成流时会保留原有的顺序。由列表生成的流，其元素顺序与列表一致。
3.  数据处理操作：流的数据处理功能支持类似于数据库的操作，以及函数式编程语言中的常用操作，如filter、 map、 reduce、 find、 match、 sort等。流操作可以顺序执行，也可并行执行。
4.  流水线：很多流操作本身会返回一个流，这样多个操作就可以链接起来，形成一个大的流水线，流水线的操作可以看作对数据源进行数据库式查询。
5.  内部迭代：与使用迭代器显式迭代的集合不同，流的迭代操作是在背后进行的。

**流与集合**

Java现有的集合概念和新的流概念都提供了接口，来配合代表元素型有序值的数据接口。所谓有序，就是说我们一般是按顺序取用值，而不是随机取用的。

粗略地说，集合与流之间的差异就在于什么时候进行计算。集合是一个内存中的数据结构，它包含数据结构中目前所有的值，集合中的每个元素都得先算出来才能添加到集合中。（你可以往集合里加东西或者删东西，但是不管什么时候，集合中的每个元素都是放在内存里的，元素都得先算出来才能成为集合的一部分。）

相比之下，流则是在概念上固定的数据结构（你不能添加或删除元素），其元素则是按需计算的。 这对编程有很大的好处。这个思想就是用户仅仅从流中提取需要的值，而这些值在用户看不见的地方，只会按需生成。这是一种生产者，消费者的关系。从另一个角度来说，流就像是一个延迟创建的集合，只有在消费者要求的时候才会计算值（用管理学的话说这就是需求驱动，甚至是实时制造)。

请注意，和迭代器类似，流只能遍历一次。遍历完之后，我们就说这个流已经被消费掉了。你可以从原始数据源那里再获得一个新的流来重新遍历一遍，就像迭代器一样（这里假设它是集合之类的可重复的源，如果是I/O通道就没戏了）。

**外部迭代与内部迭代**

使用Collection接口需要用户去做迭代（比如用for-each），这称为外部迭代。 相反，Streams库使用内部迭代，它帮你把迭代做了，还把得到的流值存在了某个地方，你只要给出一个函数说要干什么就可以了。

**流操作**

java.util.stream.Stream中的Stream接口定义了许多操作，它们可以分为两大类：中间操作和终端操作，可以连接起来的流操作称为中间操作，关闭流的操作称为终端操作。

**中间操作和终端操作**

诸如filter或sorted等中间操作会返回另一个流。这让多个操作可以连接起来形成一个查询。重要的是，除非流水线上触发一个终端操作，否则中间操作不会执行任何处理，它们很懒。这是因为中间操作一般都可以合并起来，在终端操作时一次性全部处理。

终端操作会从流的流水线生成结果。其结果是任何不是流的值，比如List、 Integer，甚至void。

总而言之，流的使用一般包括三件事：

1.  一个数据源（如集合）来执行一个查询；
2.  一个中间操作链，形成一条流的流水线；
3.  一个终端操作，执行流水线，并能生成结果；

**常用中间操作**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作</th> 
   <th>类型</th> 
   <th>返回类型</th> 
   <th>操作参数</th> 
   <th>函数描述符</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>filter</td> 
   <td>中间</td> 
   <td>Stream&lt;T&gt;</td> 
   <td>Predicate&lt;T&gt;</td> 
   <td>T -&gt; boolean</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>map</td> 
   <td>中间</td> 
   <td>Stream&lt;R&gt;</td> 
   <td>Function&lt;T, R&gt;</td> 
   <td>T -&gt; R</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>limit</td> 
   <td>中间</td> 
   <td>Stream&lt;T&gt;</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sorted</td> 
   <td>中间</td> 
   <td>Stream&lt;T&gt;</td> 
   <td>Comparator&lt;T&gt;</td> 
   <td>(T, T) -&gt; int</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>distinct</td> 
   <td>中间</td> 
   <td>Stream&lt;T&gt;</td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**常用终端操作**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作</th> 
   <th>类型</th> 
   <th>目的</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>forEach</td> 
   <td>终端</td> 
   <td>消费流中的每个元素并对其应用 Lambda。这一操作返回 void</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>count</td> 
   <td>终端</td> 
   <td>返回流中元素的个数。这一操作返回 long</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>collect</td> 
   <td>终端</td> 
   <td>把流归约成一个集合，比如 List、 Map 甚至是 Integer。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

参考：Java8实战