Stream流

蔚落 2023-03-01 10:58 9阅读 0赞

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 DemoForEach \{

public static void main(String\[\] args) \{

List<String> list = new ArrayList<>();

list.add("张三");

list.add("李四");

list.add("王五");

list.add("赵六");

list.add("田七");

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：

将集合A根据条件一过滤为**子集B**；

然后再根据条件二过滤为**子集C**。

那怎么办？在Java 8之前的做法可能为：

这段代码中含有三个循环，每一个作用不同：

首先筛选所有姓张的人；

然后筛选名字有三个字的人；

最后进行对结果进行打印输出。

public class DemoNormalFilter \{

public static void main(String\[\] args) \{

List<String> list = new ArrayList<>();

list.add("张三");

list.add("李四");

list.add("王五");

list.add("赵六");

list.add("田七");

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。

**Stream的更优写法**

public class DemoStreamFilter \{

public static void main(String\[\] args) \{

List<String> list = new ArrayList<>();

list.add("张三");

list.add("李四");

list.add("王五");

list.add("赵六");

list.add("田七");

list.stream()

.filter(s -> s.startsWith("张"))

.filter(s -> s.length() == 3)

.forEach(s -> System.out.println(s));

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** ##

整体来看，流式思想类似于工厂车间的“**生产流水线**”。

当需要对多个元素进行操作（特别是多步操作）的时候，考虑到性能及便利性，我们应该首先拼好一个“模型”步骤方案，然后再按照方案去执行它。

![20200724154917412.png][]

这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作，这是一种集合元素的处理方案，而方案就是一种“函数模型”。图中的每一个方框都是一个“流”，调用指定的方法，可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字3是最终结果。

这里的filter、map、skip都是在对函数模型进行操作，集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法count执行的时候，整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于Lambda的延迟执行特性。

## **获取流方式** ##

java.util.stream.Stream<T>是Java 8新加入的最常用的流接口。（这并不是一个函数式接口。）

获取一个流非常简单，有以下几种常用的方式：

所有的Collection集合都可以通过stream默认方法获取流；

Stream接口的静态方法of可以获取数组对应的流。

**根据Collection获取流**

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。

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();

**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：

public static void main(String\[\] args) \{

String\[\] array = \{ "张三", "张一三", "张小满", "张二熊" \};

Stream<String> stream = Stream.of(array);

## **常用方法** ##

流模型的操作很丰富，这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种：

**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。

**非终结方法**：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，其余方法均为非终结方法。）

### **forEach : 逐一处理** ###

虽然方法名字叫forEach，但是与for循环中的“for-each”昵称不同，该方法**并不保证元素的逐一消费动作在流中是被有序执行的**。

void forEach(Consumer<? super T> action);

该方法接收一个Consumer接口函数，会将每一个流元素交给该函数进行处理

public static void main(String\[\] args) \{

Stream<String> stream =  Stream.of("大娃","二娃","三娃","四娃","五娃","六娃","七娃","爷爷","蛇精","蝎子精");

//Stream<String> stream = Stream.of("张三", "张小三", "李四");

stream.forEach((String str)->\{System.out.println(str);\});

lambda表达式(String str)->\{System.out.println(str);\}就是一个Consumer函数式接口的示例。

### **filter：过滤** ###

![2020072415553239.png][]

可以通过filter方法将一个流转换成另一个子集流。方法声明：

Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

该接口接收一个Predicate函数式接口参数（可以是一个Lambda）作为筛选条件。

**基本使用**

Stream流中的filter方法基本使用的代码如：

public static void main(String\[\] args) \{

Stream<String> original = Stream.of("张三", "张小三", "李四");

Stream<String> result = original.filter((String s) -> \{return s.startsWith("张");\});

在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件：必须姓张。

### **count：统计个数** ###

正如旧集合Collection当中的size方法一样，流提供count方法来数一数其中的元素个数：

long count();

该方法返回一个long值代表元素个数（不再像旧集合那样是int值）。基本使用：

public static void main(String\[\] args) \{

Stream<String> original = Stream.of("张三", "张小三", "李四");

Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));

System.out.println(result.count()); // 2

### **limit：取用前几个** ###

![20200724155818192.png][]

limit方法可以对流进行截取，只取用前n个。方法签名：

Stream<T> limit(long maxSize):获取Stream流对象中的前n个元素,返回一个新的Stream流对象

参数是一个long型，如果集合当前长度大于参数则进行截取；否则不进行操作。基本使用

public static void main(String\[\] args) \{

Stream<String> original = Stream.of("张三", "张小三", "李四");

Stream<String> result = original.limit(2);

System.out.println(result.count()); // 2

### **skip：跳过前几个** ###

![20200724155942924.png][]

如果希望跳过前几个元素，可以使用skip方法获取一个截取之后的新流：Stream<T> skip(long n): 跳过Stream流对象中的前n个元素,返回一个新的Stream流对象

如果流的当前长度大于n，则跳过前n个；否则将会得到一个长度为0的空流。基本使用

public static void main(String\[\] args) \{

Stream<String> original = Stream.of("张三", "张小三", "李四");

Stream<String> result = original.skip(2);

System.out.println(result.count()); // 1

### **concat：组合** ###

如果有两个流，希望合并成为一个流，那么可以使用Stream接口的静态方法concat：

static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b): 把参数列表中的两个Stream流对象a和b,合并成一个新的Stream流对象

这是一个静态方法，与java.lang.String当中的concat方法是不同的。

该方法的基本使用

public static void main(String\[\] args) \{

Stream<String> streamA = Stream.of("张三");

Stream<String> streamB = Stream.of("张小三");

Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);

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