开始使用流

• 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

初探Stream

• 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));
    }
}

注意点：java8 stream接口终端操作allMatch 当list为空集合的一些思考

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