开始使用流
  TEZNKK3IfmPf 2024年03月29日 98 0

 

  • Java 8 中的 Stream 俗称为流，它与 java.io 包里的 InputStream 和 OutputStream 是完全不同的概念
  • Stream 用于对集合对象进行各种非常便利、高效的聚合操作，或者大批量数据操作
  • Stream API 借助于 Lambda 表达式，极大的提高编程效率和程序可读性
  • 同时它提供串行和并行两种模式进行汇聚操作，并发模式能够充分利用多核处理器的优势
  • 通过下面的例子我们可以初步体会到使用 Stream 处理集合的便利性
  • 有如下一个 List 集合，现要从中筛选出以​​J​​ 开头的元素，然后转换为大写，最后输出结果
  • Java 8之前我们是这样做的：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift");
        List<String> filterList = new ArrayList<>();
        for (String str : list) {
            if (str.startsWith("J")) {
                filterList.add(str.toUpperCase());
            }
        }
        for (String str : filterList) {
            System.out.println(str);
        }
    }
}
  • 为了筛选集合我们进行了两次外部迭代，并且还创建了一个用来临时存放筛选元素的集合对象
  • 借助Java 8中的Stream我们可以极大的简化这个处理过程：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift");
        list.stream()
                .filter(s -> s.startsWith("J"))
                .map(String::toUpperCase)
                .forEach(System.out::println);
    }
}

是不是很方便？上面的例子中，集合使用 ​​stream​​​ 方法创建了一个流，然后使用 ​​filter​​​ 和 ​​map​​ 方法来处理这个集合，它们统称为 中间操作。中间操作都会返回另一个流，以便于将各种对集合的操作连接起来形成一条流水线。最后我们使用了 ​​forEach​​ 方法迭代筛选结果，这种位于流的末端，对流进行处理并且生成结果的方法称为 终端操作。

总而言之，流的使用一般包括三件事情：

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

下表列出了流中常见的中间操作和终端操作：

操作

类型

返回类型

使用的类型 / 函数式接口

函数描述符

filter

中间

Stream<T>

Predicate<T>

T -> boolean

distinct

中间

Stream<T>

    

skip

中间

Stream<T>

long

  

limit

中间

Stream<T>

long

  

map

中间

Stream<R>

Function<T, R>

T -> R

flatMap

中间

Stream<R>

Function<T, Stream<R>>

T -> Stream<R>

sorted

中间

Stream<T>

Comparator<T>

(T, T) -> int

anyMatch

终端

boolean

Predicate<T>

T -> boolean

noneMatch

终端

boolean

Predicate<T>

T -> boolean

allMatch

终端

boolean

Predicate<T>

T -> boolean

findAny

终端

Optional<T>

    

findFirst

终端

Optional<T>

    

forEach

终端

void

Consumer<T>

T -> void

collect

终端

R

Collector<T, A, R>

  

reduce

终端

Optional<T>

BinaryOperator<T>

(T, T) -> T

count

终端

long

    

 

  • 下面详细介绍这些操作的使用
  • 除了特殊说明，使用下面这个集合作为演示：
List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");

中间操作

filter

  • Streams 接口支持​​filter​​​ 方法，该方法接收一个​​Predicate<T>​​​，函数描述符为​​T -> boolean​​，用于对集合进行筛选，返回所有满足的元素：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");

        list.stream()
                .filter(s -> s.contains("#"))
                .forEach(System.out::println);
    }
}
  • 结果输出​​C#​​

distinct

  • ​​distinct​​​ 方法用于​​排除​​ 流中重复的元素，类似于 SQL 中的 distinct 操作
  • 比如筛选中集合中所有的偶数，并排除重复的结果：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 1, 3, 3, 2, 4);
        numbers.stream()
                .filter(i -> i % 2 == 0)
                .distinct()
                .forEach(System.out::println);
    }
}
  • 结果输出​​2 4​​

skip

  • ​​skip(n)​​​ 方法用于跳过流中的​​前n个元素​​，如果集合元素小于n，则返回空流
  • 比如筛选出以​​J​​ 开头的元素，并排除第一个：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        list.stream()
                .filter(s -> s.startsWith("J"))
                .skip(1)
                .forEach(System.out::println);
    }
}
  • 结果输出​​JavaScript​​

limit

  • ​​limit(n)​​​ 方法返回一个长度不超过​​n​​​ 的流，比如下面的例子将输出​​Java JavaScript python​​：
  • 例如你输入的 3，返回的就是3，不会超过3
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        list.stream()
                .limit(3)
                .forEach(System.out::println);
    }
}

map

  • ​​map​​ 方法接收一个函数作为参数
  • 这个函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素
  • 如：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        list.stream()
                .map(String::length)
                .forEach(System.out::println);
    }
}
  • 结果输出​​4 10 6 3 2 6 5 3 4​​
  • ​​map​​​ 还支持将流特化为指定的原始类型的流，如通过​​mapToInt​​​，​​mapToDouble​​​ 和​​mapToLong​​​ 方法，可以将流转换为​​IntStream​​​，​​DoubleStream​​​ 和​​LongStream​​
  • 特化后的流支持​​sum​​​，​​min​​​ 和​​max​​ 方法来对流中的元素进行计算
  • 比如：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 1, 3, 3, 2, 4);
        IntStream intStream = numbers.stream().mapToInt(a -> a);
        System.out.println(intStream.sum());
    }
}
  • 也可以通过下面的方法，将​​IntStream​​​ 转换为​​Stream​​：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 1, 3, 3, 2, 4);
        IntStream intStream = numbers.stream().mapToInt(a -> a);
        Stream<Integer> s = intStream.boxed();
    }
}

flatMap

  • ​​flatMap​​ 用于将多个流合并成一个流，俗称流的扁平化
  • 这么说有点抽象，举个例子，比如现在需要将 list 中的各个元素拆分为一个个字母，并过滤掉重复的结果，你可能会这样做：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        list.stream()
                .map(s -> s.split(""))
                .distinct()
                .forEach(System.out::println);
    }
}
  • 输出结果如下：
[Ljava.lang.String;@58372a00
[Ljava.lang.String;@4dd8dc3
[Ljava.lang.String;@6d03e736
[Ljava.lang.String;@568db2f2
[Ljava.lang.String;@378bf509
[Ljava.lang.String;@5fd0d5ae
[Ljava.lang.String;@2d98a335
[Ljava.lang.String;@16b98e56
[Ljava.lang.String;@7ef20235
  • 这明显不符合我们的预期
  • 实际上在​​map(s -> s.split(""))​​​ 操作后，返回了一个​​Stream<String[]>​​​ 类型的流，所以输出结果为每个数组对象的句柄，而我们真正想要的结果是​​Stream<String>​​！
  • 在 Stream 中，可以使用​​Arrays.stream()​​ 方法来将数组转换为流，改造上面的方法：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        list.stream()
                .map(s -> s.split(""))
                .map(Arrays::stream)
                .distinct()
                .forEach(System.out::println);
    }
}
  • 输出结果如下：
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@568db2f2
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@378bf509
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@5fd0d5ae
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@2d98a335
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@16b98e56
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@7ef20235
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@27d6c5e0
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@4f3f5b24
java.util.stream.ReferencePipeline$Head@15aeb7ab
  • 因为上面的流经过​​map(Arrays::stream)​​​ 处理后，将每个数组变成了一个新的流，返回结果为流的数组​​Stream<String>[]​​，所以输出是各个流的句柄
  • 我们还需将这些新的流连接成一个流，使用​​flatMap​​ 来改写上面的例子：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        list.stream()
                .map(s -> s.split(""))
                .flatMap(Arrays::stream)
                .distinct()
                .forEach(s -> System.out.print(s + " "));
    }
}
  • 输出结果如下：
J a v S c r i p t y h o n P H C # G l g w f + R u b
  • 和​​map​​​ 类似，​​flatMap​​​ 方法也有相应的原始类型特化方法，如​​flatMapToInt​​ 等

终端操作

anyMatch

  • ​​anyMatch​​​ 方法用于判断流中是否有符合判断条件的元素，返回值为​​boolean类型​​
  • 比如判断 list 中是否含有​​SQL​​ 元素：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        System.out.println(list.stream()
                .anyMatch(s -> "SQL".equals(s)));
    }
}

allMatch

  • ​​allMatch​​​ 方法用于判断流中是否所有元素都满足给定的判断条件，返回值为​​boolean类型​​
  • 比如判断 list 中是否所有元素长度都不大于10：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        System.out.println(list.stream()
                .allMatch(s -> s.length() <= 10));
    }
}

noneMatch

  • ​​noneMatch​​​ 方法用于判断流中是否所有元素都不满足给定的判断条件，返回值为​​boolean类型​​
  • 比如判断 list 中不存在长度大于10的元素：
 /**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        System.out.println(list.stream()
                .noneMatch(s -> s.length() > 10));
    }
}

findAny

  • ​​findAny​​ 方法用于返回流中的任意元素的 Optional 类型
  • 例如筛选出 list 中任意一个以​​J​​ 开头的元素，如果存在，则输出它：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        list.stream()
                .filter(s -> s.startsWith("J"))
                .findAny()
                .ifPresent(System.out::println);
    }
}

findFirst

  • ​​findFirst​​ 方法用于返回流中的第一个元素的 Optional 类型
  • 例如筛选出 list 中长度大于 5 的元素，如果存在，则输出第一个：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        list.stream()
                .filter(s -> s.length() > 5)
                .findFirst()
                .ifPresent(System.out::println);
    }
}

reduce

  • ​​reduce​​函数从字面上来看就是压缩，缩减的意思，它可以用于数字类型的流的求和，求最大值和最小值。如对numbers中的元素求和：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 1, 3, 3, 2, 4);
        System.out.println(numbers.stream().reduce(0, Integer::sum));
    }
}
  • ​​reduce​​​ 函数也可以不指定初始值，但这时候将返回一个​​Optional​​ 对象，比如求最大值和最小值：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 1, 3, 3, 2, 4);
        numbers.stream()
                .reduce(Integer::max)
                .ifPresent(System.out::println);

        numbers.stream()
                .reduce(Integer::min)
                .ifPresent(System.out::println);
    }
}

forEach

  • ​​forEach​​ 用于迭代流中的每个元素，最为常见的就是迭代输出，如：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        list.stream().forEach(System.out::println);
    }
}

count

  • ​​count​​ 方法用于统计流中的元素的个数，比如：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        System.out.println(list.stream().count());
    }
}

collect

  • ​​collect​​​ 方法用于收集流中的元素，并放到不同类型的结果中，比如​​List​​​、​​Set​​​ 或者​​Map​​
  • 举个例子：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("Java", "JavaScript", "python", "PHP", "C#", "Golang", "Swift", "C++", "Ruby");
        List<String> filterList = list.stream().filter(s -> s.startsWith("J")).collect(Collectors.toList());
        System.out.println(filterList);
    }
}
  • 如果需要以​​Set​​​ 来替代​​List​​​，只需要使用​​Collectors.toSet()​​ 就好了

流的构建

  • 除了使用集合对象的​​stream​​ 方法构建流之外，我们可以手动构建一些流

数值范围构建

  • ​​IntStream​​​ 和​​LongStream​​​ 对象支持​​range​​​ 和​​rangeClosed​​ 方法来构建数值流
  • 这两个方法都是第一个参数接受起始值，第二个参数接受结束值
  • 但​​range​​​ 是不包含结束值的，而​​rangeClosed​​ 则包含结束值
  • 比如对 1 到 100 的整数求和：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(IntStream.rangeClosed(1, 100).sum());
    }
}

由值构建

  • 静态方法​​Stream.of​​ 可以显式值创建一个流
  • 它可以接受任意数量的参数
  • 例如，以下代码直接使用​​Stream.of​​ 创建了一个字符串流:
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> s = Stream.of("Java", "JavaScript", "C++", "Ruby");
    }
}
  • 也可以使用​​Stream.empty()​​ 构建一个空流：
Stream<Object> emptyStream = Stream.empty();

由数组构建

  • 静态方法​​Arrays.stream​​ 可以通过数组创建一个流
  • 它接受一个数组作为参数
  • 例如：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
        IntStream intStream = Arrays.stream(arr);
    }
}

由文件生成流

  • ​​java.nio.file.Files​​ 中的很多静态方法都会返回一个流
  • 例如​​Files.lines​​ 方法会返回一个由指定文件中的各行构成的字符串流
  • 比如统计一个文件中共有多少个字：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        long wordCout = 0L;
        try (Stream<String> lines = Files.lines(Paths.get("file.txt"), Charset.defaultCharset())) {
            wordCout = lines.map(l -> l.split(""))
                    .flatMap(Arrays::stream)
                    .count();
        } catch (Exception ignore) {
        }
        System.out.println(wordCout);
    }
}

由函数构造

  • Stream API 提供了两个静态方法来从函数生成流：​​Stream.iterate​​​ 和​​Stream.generate​​
  • 这两个操作可以创建所谓的无限流
  • 比如下面的例子构建了 10 个偶数：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Stream.iterate(0, n -> n + 2)
                .limit(10).forEach(System.out::println);
    }
}
  • ​​iterate​​ 方法接受一个初始值（在这里是0）还有一个依次应用在每个产生的新值上的 Lambda（UnaryOperator类型）
  • 这里，我们使用 Lambda​​n -> n + 2​​，返回的是前一个元素加上 2
  • 因此，​​iterate​​ 方法生成了一个所有正偶数的流：流的第一个元素是初始值0
  • 然后加上 2 来生成新的值 2，再加上 2 来得到新的值 4，以此类推
  • 与​​iterate​​​ 方法类似，​​generate​​ 方法也可让你按需生成一个无限流
  • 但​​generate​​ 不是依次对每个新生成的值应用函数，比如下面的例子生成了 5 个 0 到 1 之间的随机双精度数：
/**
 * @author BNTang
 **/
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Stream.generate(Math::random)
                .limit(5)
                .forEach(System.out::println);
    }
}
  • 输出结果如下：
0.4477477019693912
0.8866972547736678
0.6893219838296453
0.3768607796229386
0.9647978867306028
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最后一次编辑于 2024年03月29日 0

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