JAVA8 Stream
Stream 流可以说是 Java8 新特性中用起来最爽的一个功能了，有了它，从此操作集合告别繁琐的for循环。与IO流不是一个概念。
Java8 Stream 使用的是函数式编程模式，如同它的名字一样，它可以被用来对集合进行链状流式的操作。
循环遍历的弊端：
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，但循环是变量的唯一方式吗？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。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo01List {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
// 对list集合中的元素进行过滤，只要以张开头的元素，存储到一个新的集合中
List<String> listA = new ArrayList<>();
for (String s : list) {
if (s.startsWith("张")) {
listA.add(s);
}
}
// 对listA集合进行过滤，只要姓名长度为3的人，存储到一个新集合中
List<String> listB = new ArrayList<>();
for (String s : listA) {
if (s.length() == 3) {
listB.add(s);
}
}
// 遍历listB集合
for (String s : listB) {
System.out.println(s);
}
}
}
这段代码含有三个循环，每一个作用不同：
（1）首先循环所有姓张的人；
（2）然后筛选名字有三个字的人；
（3）最后进行对结果打印输出。
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。这是理所当然的吗？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。
使用Stream流的方式，遍历集合，对集合中的数据进行过滤，Stream流是JDK1.8之后出现的，关注的是做什么，而不是怎么做。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo02Stream {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
list.stream()
.filter(name -> name.startsWith("张"))
.filter(name -> name.length() == 3)
.forEach(System.out::println);
}
}
1.Stream流是如何工作的
流表示包含着一系列元素的集合，我们可以对其做不同类型的操作，用来对这些元素执行计算。
Stream流其实是一个集合元素的函数模型，它并不是集合，也不是数据结构，其本身并不存储任何元素（或其地址值）
Stream流是一个来自数据源的元素队列
- 元素是特定类型的对象，形成一个队列。Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算
- 数据源 流的来源，可以是集合，数组等。
package com.company.service;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
List<String> myList = Arrays.asList("a1", "a2", "b1", "c2", "c1");
myList
.stream() // 创建流
.filter(s -> s.startsWith("c")) // 执行过滤，过滤出以c为前缀的字符串
.map(String::toUpperCase) // 转换成大写
.sorted() // 排序
.forEach(System.out::println); // for循环打印
}
}
运行结果：
我们可以对流进行中间操作或者终端操作。
- 中间操作会再次返回一个流，所以，我们可以链接多个中间操作，注意这里是不用加分号的。上图中的filter过滤，map对象转换，sorted排序，就属于中间操作。
- 终端操作是对流操作的一个结束动作，一般返回void或者一个非流的结果。上图中的forEach循环就是一个终止操作。
看完上面的操作，感觉是不是很像一个流水线式操作呢。
实际上，大部分流操作都支持 lambda 表达式作为参数，正确理解，应该说是接受一个函数式接口的实现作为参数。
当使用一个流的时候，通常包括三个步骤：获取一个数据源（source）---> 数据转换 ---> 执行操作获取想要的结果，每次转换原有的Stream对象不改变，返回一个新的Stream对象（可以有多次转换），这允许对其操作可以像链条一样排列，变成一个管道。
2.不同类型的Stream流
我们可以从各种数据源中创建 Stream 流，其中以 Collection 集合最为常见。如
List 和 Set 均支持 stream() 方法来创建顺序流或者是并行流。- 顺序流
原始类型流
Arrays.asList("a1", "a2", "a3")
.stream() // 创建流
.findFirst() // 找到第一个元素
.ifPresent(System.out::println); // 如果存在，即输出
// a1
在集合上调用stream()方法会返回一个普通的 Stream 流。但是, 您大可不必刻意地创建一个集合，再通过集合来获取 Stream 流，您还可以通过如下这种方式：
常规对象流
Stream.of("a1", "a2", "a3")
.findFirst()
.ifPresent(System.out::println); // a1
例如上面这样，我们可以通过 Stream.of() 从一堆对象中创建 Stream 流(对象流)。
除了常规对象流之外，Java 8还附带了一些特殊类型的流，用于处理原始数据类型int，long以及double。说道这里，你可能已经猜到了它们就是IntStream，LongStream还有DoubleStream。
其中，IntStreams.range()方法还可以被用来取代常规的 for 循环, 如下所示：
IntStream.range(1, 4)
.forEach(System.out::println); // 相当于 for (int i = 1; i < 4; i++) {}
// 1
// 2
// 3
上面这些原始类型流的工作方式与常规对象流基本是一样的，但还是略微存在一些区别：
-
原始类型流使用其独有的函数式接口，例如
IntFunction代替Function，IntPredicate代替Predicate。 -
原始类型流支持额外的终端聚合操作，
sum()以及average()，如下所示：
Arrays.stream(new int[] {1, 2, 3})
.map(n -> 2 * n + 1) // 对数值中的每个对象执行 2*n + 1 操作
.average() // 求平均值
.ifPresent(System.out::println); // 如果值不为空，则输出
// 5.0
但是，偶尔我们也有这种需求，需要将常规对象流转换为原始类型流，这个时候，中间操作 mapToInt()，mapToLong() 以及mapToDouble就派上用场了：
Stream.of("a1", "a2", "a3")
.map(s -> s.substring(1)) // 对每个字符串元素从下标1位置开始截取
.mapToInt(Integer::parseInt) // 转成 int 基础类型类型流
.max() // 取最大值
.ifPresent(System.out::println); // 不为空则输出
// 3
如果说，您需要将原始类型流装换成对象流，您可以使用 mapToObj()来达到目的：
IntStream.range(1, 4)
.mapToObj(i -> "a" + i) // for 循环 1->4, 拼接前缀 a
.forEach(System.out::println); // for 循环打印
// a1
// a2
// a3
下面是一个组合示例，我们将双精度流首先转换成 int 类型流，然后再将其装换成对象流：
Stream.of(1.0, 2.0, 3.0)
.mapToInt(Double::intValue) // double 类型转 int
.mapToObj(i -> "a" + i) // 对值拼接前缀 a
.forEach(System.out::println); // for 循环打印
// a1
// a2
// a3
Stream流获取的两种方式：
- 所有的Collection集合都可以通过Stream默认方法获取流
default Stream<E> stream()
- Stream接口的静态方法of可以获取数组对应的流
static <T> Stream<T> of(T...values)
参数是一个可变参数，那么我们就可以传递一个数组
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo02GetStream {
public static void main(String[] args) {
// 把集合转换为Stream流
List<String> list = new ArrayList<>();
Stream<String> stream1 = list.stream();
Set<String> set = new HashSet<String>();
Stream<String> stream2 = set.stream();
Map<String, String> map = new HashMap<>();
// 获取键，存储到一个Set集合中
Set<String> keySet = map.keySet();
Stream<String> stream3 = keySet.stream();
// 获取值，存储到一个Collection集合中
Collection<String> values = map.values();
Stream<String> stream4 = values.stream();
// 获取键值对（键与值的映射关系 entrySet）
Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
Stream<Map.Entry<String, String>> stream5 = entries.stream();
// 把数组转换为Stream流
Stream<Integer> stream6 = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);
// 可变参数可以传递数组
Integer[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
Stream<Integer> stream7 = Stream.of(arr);
String[] arr2 = {"a", "bb", "v"};
Stream<String> stream8 = Stream.of(arr2);
}
}
3.流处理顺序
Stream.of("d2", "a2", "b1", "b3", "c")
.filter(s -> {
System.out.println("filter: " + s);
return true;
});
执行此代码段时，您可能会认为，将依次打印 "d2", "a2", "b1", "b3", "c" 元素。然而当你实际去执行的时候，它不会打印任何内容。
为什么呢？
原因是：当且仅当存在终端操作时，中间操作操作才会被执行。
是不是不信？接下来，对上面的代码添加 forEach终端操作：
Stream.of("d2", "a2", "b1", "b3", "c")
.filter(s -> {
System.out.println("filter: " + s);
return true;
})
.forEach(s -> System.out.println("forEach: " + s));
再次执行，我们会看到输出如下：
输出的顺序可能会让你很惊讶！你脑海里肯定会想，应该是先将所有 filter 前缀的字符串打印出来，接着才会打印 forEach 前缀的字符串。
事实上，输出的结果却是随着链条垂直移动的。比如说，当 Stream 开始处理 d2 元素时，它实际上会在执行完 filter 操作后，再执行 forEach 操作，接着才会处理第二个元素。
是不是很神奇？为什么要设计成这样呢？
原因是出于性能的考虑。这样设计可以减少对每个元素的实际操作数，看完下面代码你就明白了：
Stream.of("d2", "a2", "b1", "b3", "c")
.map(s -> {
System.out.println("map: " + s);
return s.toUpperCase(); // 转大写
})
.anyMatch(s -> {
System.out.println("anyMatch: " + s);
return s.startsWith("A"); // 过滤出以 A 为前缀的元素
});
终端操作 anyMatch()表示任何一个元素以 A 为前缀，返回为 true，就停止循环。所以它会从 d2 开始匹配，接着循环到 a2 的时候，返回为 true ，于是停止循环。
由于数据流的链式调用是垂直执行的，map这里只需要执行两次。相对于水平执行来说，map会执行尽可能少的次数，而不是把所有元素都 map 转换一遍。
4.中间顺序操作这么重要？
Stream.of("d2", "a2", "b1", "b3", "c")
.map(s -> {
System.out.println("map: " + s);
return s.toUpperCase(); // 转大写
})
.filter(s -> {
System.out.println("filter: " + s);
return s.startsWith("A"); // 过滤出以 A 为前缀的元素
})
.forEach(s -> System.out.println("forEach: " + s)); // for 循环输出
map和filter会对集合中的每个字符串调用五次，而forEach却只会调用一次，因为只有 "a2" 满足过滤条件。
Stream.of("d2", "a2", "b1", "b3", "c")
.filter(s -> {
System.out.println("filter: " + s);
return s.startsWith("a"); // 过滤出以 a 为前缀的元素
})
.map(s -> {
System.out.println("map: " + s);
return s.toUpperCase(); // 转大写
})
.forEach(s -> System.out.println("forEach: " + s)); // for 循环输出
现在，map仅仅只需调用一次，性能得到了提升，这种小技巧对于流中存在大量元素来说，是非常很有用的。
5.高级操作
Streams 支持的操作很丰富，除了上面介绍的这些比较常用的中间操作，如filter或map外。还有一些更复杂的操作，如collect，flatMap以及reduce
5.1 Collect
collect 是一个非常有用的终端操作，它可以将流中的元素转变成另外一个不同的对象，例如一个List，Set或Map。collect 接受入参为Collector（收集器），它由四个不同的操作组成：供应器（supplier）、累加器（accumulator）、组合器（combiner）和终止器（finisher）。
这些都是个啥？别慌，看上去非常复杂的样子，但好在大多数情况下，您并不需要自己去实现收集器。因为 Java 8通过Collectors类内置了各种常用的收集器，你直接拿来用就行了。
下面这个例子介绍怎么从流中构造一个list
package com.company.service;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class Person {
String name;
int age;
Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return name;
}
public static void main(String[] args) {
// 构建一个Person集合
List<Person> persons =
Arrays.asList(
new Person("Max", 18),
new Person("Peter", 23),
new Person("Pamela", 23),
new Person("Max", 12)
);
// 从流中构造一个List
List<Person> filtered =
persons.stream()
.filter(p -> p.name.startsWith("P"))
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(filtered);
}
}
可以看到从流中构造一个 List 异常简单。如果说你需要构造一个 Set 集合，只需要使用Collectors.toSet()就可以了。
// 按年龄对所有人进行分组
Map<Integer, List<Person>> personByAge = persons.stream().collect(Collectors.groupingBy(p -> p.age));
System.out.println(personByAge);
// 遍历map
personByAge.forEach((age, p) -> System.out.format("age %s: %s\n", age, p));
（2）flatMap
7.Stream流中常用方法
流模型的操作很丰富，可以分成两种：
- 延迟方法：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，其余方法均为延迟方法）
- 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StringBuilder那样的链式调用。终结方法包括count 和 forEach方法
（1）逐一处理：forEach
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
Consumer接口是一个消费型的函数式接口，可以传递lambda表达式，消费数据
简单记：
forEach方法，用来遍历流中的数据
是一个终结方法，遍历之后，就不能继续调用Stream流中的其他方法
import java.util.stream.Stream;
public class Demo02Stream_forEach {
public static void main(String[] args) {
// 获取一个Stream流
Stream<String> stream = Stream.of("张三", "李四", "王五", "赵六", "田七");
// 使用Stream流中的方法forEach对Stream流中的数据进行遍历
stream.forEach(name -> System.out.println(name));
}
}
（2）过滤：filter
可以通过filter方法将一个流转换成另一个子集流，用于对Stream流中的数据进行过滤
Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
filter 方法的参数Predicate是一个函数式接口，所以可以传递lambda表达式，对数据进行过滤
Predicate中的抽象方法：
boolean test(T t);
import java.util.stream.Stream;
public class Demo03Stream_filter {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个Stream流
Stream<String> stream = Stream.of("张三丰", "张翠山", "赵敏", "周芷若", "张无忌");
// 对Stream流中的元素进行过滤，只要姓张的
// Stream<String> stream1 = stream.filter(name -> name.startsWith("张"));
Stream<String> stream1 = stream.filter((name) -> {return name.startsWith("张");});
// 遍历Stream1流
stream1.forEach(name -> System.out.println(name));
}
}
（3）Stream流的特点
Stream流属于管道流，只能被消费（使用）一次，第一个Stream流调用完毕方法，数据就会流转到下一个Stream上，而这时第一个Stream流已经使用完毕，就会关闭了。所以第一个Stream流就不能再调用方法了。
（4）映射：map
如果需要将流中的元素映射到另一个流中，可以使用map方法
<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);
该接口需要一个Function函数式接口参数，可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型的流
Function中的抽象方法：
R apply(T, t)
import java.util.stream.Stream;
public class Demo04Stream_map {
public static void main(String[] args) {
// 获取String类型的Stream流
Stream<String> stringStream = Stream.of("1", "2", "3", "4");
// 使用map方法把字符类型的整数，转换（映射）为Integer类型的整数
Stream<Integer> integerStream = stringStream.map((String s) -> {
return Integer.parseInt(s);
});
// 遍历
integerStream.forEach((Integer s) -> {
System.out.println(s);
});
}
}
（5）统计个数：count
用于统计Stream流中元素的个数
long count();
count方法是一个终结方法，返回值是一个long类型的整数
所以不能再继续调用Stream流中的其他方法了
import java.util.ArrayList;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo05Stream_count {
public static void main(String[] args) {
// 获取一个Stream流
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
list.add(6);
Stream<Integer> stream = list.stream();
long count = stream.count();
System.out.println(count);
}
}
（6）取用前几个：limit
用于截取流中的元素
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);
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
limit方法是一个延迟方法，只是对流中的元素进行截取，返回的是一个新的流，所以可以继续调用Stream流中的其他方法
import java.util.stream.Stream;
public class Demo06Stream_limit {
public static void main(String[] args) {
// 获取一个Stream流
String[] arr = {"美羊羊", "喜羊羊", "懒羊羊", "灰太狼"};
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
// 使用limit方法对Stream流中的元素进行截取，只要前3个元素
Stream<String> stream2 = stream.limit(3);
// 遍历
stream2.forEach(name -> {
System.out.println(name);
});
}
}
（7）跳过前几个：skip
skip：用于跳过元素
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);
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
import java.util.stream.Stream;
public class Demo07Stream_skip {
public static void main(String[] args) {
// 获取一个Stream流
String[] arr = {"美羊羊", "喜羊羊", "懒羊羊", "灰太狼"};
Stream<String> stream1 = Stream.of(arr);
// 使用skip跳过前3个元素
Stream<String> stream2 = stream1.skip(3);
// 遍历
stream2.forEach(name -> {
System.out.println(name);
});
}
}
（8）组合：concat
concat用于把流组合到一起
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)
import java.util.stream.Stream;
public class Demo08Stream_concat {
public static void main(String[] args) {
// 获取String类型的Stream流
Stream<String> stringStream = Stream.of("1", "2", "3", "4");
// 获取一个Stream流
String[] arr = {"美羊羊", "喜羊羊", "懒羊羊", "灰太狼"};
Stream<String> stream1 = Stream.of(arr);
// 把以上两个流合并为一个流
Stream<String> concat = Stream.concat(stringStream, stream1);
// 遍历
concat.forEach(name -> {
System.out.println(name);
});
}
}
