04-Java8新特性 Stream API

简介

Java8中有两大最为重要的改变,第一个是Lambda表达式,另一个则是Stream API(java.util.stream.*)

Stream是Java8中处理集合的关键抽象概念,他可以指定你希望对集合进行的操作,,可以执行非常复杂的查找,过滤和映射数据等操作

使用Stream API 对集合数据进行操作,就类似于使用SQL执行的数据库查询,也可以使用Stream API 来并行执行操作,简而言之Stream API提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式

什么是Stream

流(Stream)到底是什么呢?

是数据渠道,用于操作数据源(集合,数组等)所生成的元素序列,"集合讲的是数据,流讲的是计算!"

注意:

• Stream自己不会存储元素
• Stream不会改变源对象,相反,他们会返回一个持有结果的新Stream

• Stream操作是延迟执行的,这意味着他们会等到需要的时候才执行

Stream的操作三个步骤

创建Stream

一个数据源(如:集合,数组),获取一个流

通过Collection系列集合提供的Stream()或parallelStream()创建流

@Test
public void createStream(){
    // 1:通过Collection系列集合提供的stream() 或 parallelStream()
    List list = new ArrayList<>();
    Stream stream = list.stream();
    Stream stringStream = list.parallelStream();
}

通过Arrays中的静态方法Stream()获取数组流

@Test
public void createStream(){
    // 2:通过Arrays中的静态方法Stream()获取数组流
    String[] strings = new String[10];
    Stream stream1 = Arrays.stream(strings);
}

通过Stream类中的静态方法of()创建流

@Test
public void createStream(){
    // 3:通过Stream类中的静态方法of()
    Stream stringStream1 = Stream.of("1", "2", "3");
}

创建无线流

为什么叫无线流呢,是应为他是由一个执行开始,却没有结尾的语句返回的流,可以一直循环,所以叫无线流

迭代

@Test
public void createStream(){
    // 4:创建无限流
    // 迭代
    Stream iterate = Stream.iterate(0, x -> x + 2);
    // 产生10个数值
    iterate.limit(10).forEach(System.out::println);
}

生成

@Test
public void createStream(){
    // 4:创建无限流
    // 生成
    Stream generate = Stream.generate(Math::random);
    generate.forEach(System.out::println);
}

中间操作

一个中间操作链,对数据源的数据进行处理

创建数据源

Person实体类增加两个注解

@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor

创建数据源

List personList = Arrays.asList(
    new Person("张三",18),
    new Person("李四",22),
    new Person("王五",27),
    new Person("赵六",31),
    new Person("天启",50)
);

多个中间操作可以链接起来形成一条流水线,除非流水线上触发终止操作,否则中间操作不会执行任何处理,而在终止操作时一次性全部处理,称为"惰性求值"

筛选与切片

filter

filter(Predicate p) - 接收Lambda,从流中排除某些元素

@Test
public void test2(){
    // 过滤年龄大于30的人员
    personList.stream().filter(x -> x.getAge() > 30).forEach(System.out::println);
}

limit

limit(long maxSize) - 截断流,使其元素不超过给定数量

@Test
public void test3(){
    // 获取两个人员
    personList.stream().limit(2).forEach(System.out::println);
}

skip

skip(n) - 跳过元素,返回一个扔掉前N个元素的流,若流中元素不足N个,则返回一个空流,与limit(n)互补

@Test
public void test4(){
    // 获取年龄大于18的后两位
    personList.stream().filter(x -> x.getAge() > 18).skip(2).forEach(System.out::println);
}

distinct

distinct() - 筛选,通过流所产生元素的hashcode()和equals()去除重复元素

修改数据源添加重复数据

List personList = Arrays.asList(
    new Person("张三",18),
    new Person("张三",18),
    new Person("张三",18),
    new Person("李四",22),
    new Person("王五",27),
    new Person("赵六",31),
    new Person("天启",50)
);

@Test
public void test5(){
    // 去重 // 如果没有去除重复的,可以重写Equals和HashCode
    personList.stream().distinct().forEach(System.out::println);
}

映射

map

map - 接收 Lambda,将元素转换成其他形式或提取信息,接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,并将其映射成一个新的元素

@Test
public void test6(){
    List list = Arrays.asList("a", "b", "c", "d");
    // 全部转大写
    list.stream().map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);
}

flatmap

flatmap - 接收一个函数作为参数,将流中的每个值都换成另一个流,然后把所有流链接成一个流

@Test
public void test7(){
    List list = Arrays.asList("aaa","bbb","ccc","ddd");
    //        Stream<Stream> streamStream = list.stream().map(TestStreamApi::stringToCharacter);
    // 应为返回的是流,所以会造成嵌套流结构
    //        streamStream.forEach(s -> {
    //            s.forEach(System.out::println);
    //        });
    // 这个时候就可以使用flatmap,将所有的流整合成一个流
    list.stream().flatMap(TestStreamApi::stringToCharacter).forEach(System.out::println);
}

排序

sorted - 自然排序

sorted() - 自然排序

@Test
public void test8(){
    List list = Arrays.asList("c", "f", "a", "d", "b");
    // 自然排序
    list.stream().sorted().forEach(System.out::println);
}

sorted - 定制排序

sorted(Comparator c) - 定制排序

@Test
public void test9(){
    personList.stream().sorted(((o1, o2) -> {
        if(o1.getAge().equals(o2.getAge())){
            return o1.getName().compareTo(o2.getName());
        }
        return o1.getAge().compareTo(o2.getAge());
    })).forEach(System.out::println);
}

 

终止操作(终端操作)

一个终止操作,执行中间操作链,并产生结果

 

查找与匹配

allMatch - 检查是否匹配所有元素

anyMatch - 检查是否至少匹配一个元素

noneMatch - 检查是否没有匹配所有元素

findFirst - 返回第一个元素

findAny - 返回当前流中的任意元素

count - 返回流中元素的总个数

max - 返回流中的最大值

min - 返回流中的最小值

@Test
public void test10() {
    // 是否全部为18岁
    boolean b = personList.stream().allMatch(e -> e.getAge().equals(18));
    System.out.println("is all match: " + b);
    // 是否有人为18岁
    boolean b1 = personList.stream().anyMatch(e -> e.getAge().equals(18));
    System.out.println("is any match: " + b1);
    // 是否没有人为18岁
    boolean b2 = personList.stream().noneMatch(e -> e.getAge().equals(18));
    System.out.println("is none match: " + b2);
    // 获取年龄最小的人
    Optional first = personList.stream().sorted(Comparator.comparingInt(Person::getAge)).findFirst();
    System.out.println("first age is: " + first.get());
    // 从年龄为18岁的人群中随便找一个人
    Optional any = personList.stream().filter(s -> s.getAge().equals(18)).findAny();
    System.out.println("age 18 is: " + any.get());
    // 获取总数
    long count = personList.stream().count();
    System.out.println("count num is:" + count);
    // 获取年龄最大的人
    Optional max = personList.stream().max(Comparator.comparingInt(Person::getAge));
    System.out.println("age max is: " + max);
    // 获取年龄最小的人
    Optional min = personList.stream().min(Comparator.comparingInt(Person::getAge));
    System.out.println("age min is:" + min);

}

归约

reduce(T identity,BinaryOperator) / reduce(BinaryOperator) - 可以从流中元素反复结合起来,得到一个值

@Test
public void test11(){
    // 计算数组总和
    List integers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
    Integer reduce = integers.stream().reduce(0, Integer::sum);
    System.out.println(reduce);
    // 计算人员年龄总和
    Optional reduce1 = personList.stream().map(Person::getAge).reduce(Integer::sum);
    System.out.println("person age count is : "+reduce1.get());
}

收集

collect - 将流转化为其他形式,接收一个Collector接口的实现,用于Stream中元素做汇总的方法

@Test
public void test12(){

    // 收集所有人员的名字并转换为List
    List collect = personList.stream().map(Person::getName).collect(Collectors.toList());
    System.out.println(" name list is : "+collect);
    // 收集所有人员的名字并转换为Set
    Set collect1 = personList.stream().map(Person::getName).collect(Collectors.toSet());
    // 收集所有人员的名字并转换为HashSet
    HashSet collect2 = personList.stream().map(Person::getName).collect(Collectors.toCollection(HashSet::new));

    // 获取总数
    Long collect3 = personList.stream().collect(Collectors.counting());
    System.out.println("counting is : "+collect3);

    // 获取人员年龄平均自
    Double collect4 = personList.stream().collect(Collectors.averagingInt(Person::getAge));
    System.out.println("avg is :" + collect4);

    // 获取所有人员的年龄总和
    Integer collect5 = personList.stream().collect(Collectors.summingInt(Person::getAge));
    System.out.println("sum is : " + collect5);

    // 获取年龄最大的
    Optional collect6 = personList.stream().collect(Collectors.maxBy((x, y) -> Integer.compare(x.getAge(), y.getAge())));
    System.out.println("max by is : "+collect6);

    // 获取年龄最小值
    Optional collect7 = personList.stream().map(Person::getAge).collect(Collectors.minBy(Integer::compare));
    System.out.println("age min is:" + collect7);

    // 按照年龄分组
    Map<Integer, List> collect8 = personList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Person::getAge));
    System.out.println("grouping by is:"+collect8);

    // 多级分组
    Map<String, Map<String, List>> collect9 = personList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Person::getName, Collectors.groupingBy(Person::getName)));
    System.out.println("多级分组:"+collect9);

    // 条件分区
    Map<Boolean, List> collect10 = personList.stream().collect(Collectors.partitioningBy(x -> x.getAge() > 25));
    System.out.println("partitioningBy is:"+collect10);

    // 多级分区
    Map<Boolean, Map<Boolean, List>> collect11 = personList.stream().collect(Collectors.partitioningBy(x -> x.getAge() > 25, Collectors.partitioningBy(y -> y.getName().equals("张三"))));
    System.out.println("多级分区:"+collect11);

    // 获取数值计算容器类
    IntSummaryStatistics collect12 = personList.stream().collect(Collectors.summarizingInt(Person::getAge));
    System.out.println(collect12.getMax());
    System.out.println(collect12.getSum());
    System.out.println(collect12.getAverage());
    System.out.println(collect12.getMin());
    System.out.println(collect12.getCount());

    // 通过中划线链接所有人的名称
    String collect13 = personList.stream().map(Person::getName).collect(Collectors.joining("-"));
    System.out.println("names is :" + collect13);
}

 name list is : [张三, 张三, 张三, 李四, 王五, 赵六, 天启]
counting is : 7
avg is :26.285714285714285
sum is : 184
max by is : Optional[Person(name=天启, age=50)]
age min is:Optional[18]
grouping by is:{50=[Person(name=天启, age=50)], 18=[Person(name=张三, age=18), Person(name=张三, age=18), Person(name=张三, age=18)], 22=[Person(name=李四, age=22)], 27=[Person(name=王五, age=27)], 31=[Person(name=赵六, age=31)]}
多级分组:{李四={李四=[Person(name=李四, age=22)]}, 张三={张三=[Person(name=张三, age=18), Person(name=张三, age=18), Person(name=张三, age=18)]}, 王五={王五=[Person(name=王五, age=27)]}, 赵六={赵六=[Person(name=赵六, age=31)]}, 天启={天启=[Person(name=天启, age=50)]}}
partitioningBy is:{false=[Person(name=张三, age=18), Person(name=张三, age=18), Person(name=张三, age=18), Person(name=李四, age=22)], true=[Person(name=王五, age=27), Person(name=赵六, age=31), Person(name=天启, age=50)]}
多级分区:{false={false=[Person(name=李四, age=22)], true=[Person(name=张三, age=18), Person(name=张三, age=18), Person(name=张三, age=18)]}, true={false=[Person(name=王五, age=27), Person(name=赵六, age=31), Person(name=天启, age=50)], true=[]}}
50
184
26.285714285714285
18
7
names is :张三-张三-张三-李四-王五-赵六-天启

并行流与顺序流

并行流就是把一个内容分成多个数据块,并用不同的线程分别处理每个数据块的流.

Java8中将并行进行了优化,我们可以很容易的对数据进行并行操作,Stream API 可以声明性的通过parallel()与sequential()在并行流与顺序流之间进行切换

 

顺序流计算1000亿的和

@Test
public void test13(){
    Instant now = Instant.now();
    long reduce = LongStream.rangeClosed(0, 100000000000L)
        .reduce(0, Long::sum);
    System.out.println(reduce);
    Instant end = Instant.now();
    System.out.println("耗时:"+Duration.between(now,end).toMillis());
}

CPU利用率

执行时间 ms

932356074711512064
耗时:50036

并行流计算1000亿的和

@Test
public void test14(){
    Instant now = Instant.now();
    long reduce = LongStream.rangeClosed(0, 100000000000L)
        .parallel()
        .reduce(0, Long::sum);
    System.out.println(reduce);
    Instant end = Instant.now();
    System.out.println("耗时:"+Duration.between(now,end).toMillis());
}

CPU利用率

执行时间 ms

932356074711512064
耗时:20068

切换方法

sequential() 切换为顺序流

parallel() 切换为并行流

Optional类

简介

Optional类(java.util.Optional)是一个容器类,代表一个值存在或不存在,原来用null表示一个值不存在,现在Optional可以更好的表达这个概念,并且可以避免空指针异常

常用方法

of

Optional.of(T t) - 创建一个Optional的实例

@Test
public void test1(){
    // 创建一个人员
    Optional person = Optional.of(new Person());
    // 获取其中的值
    Person person1 = person.get();
    System.out.println("get method : " + person1);
}

get method : Person(name=null, age=null)

empty

Optional.empty() - 创建一个空的Optional实例

@Test
public void test2(){
Optional<Object> empty = Optional.empty();
System.out.println(empty);
}

ofNullable

Optional.ofNullable(T t) - 若t不为null 创建Optional实例,否则创建空实例

@Test
public void test3(){
Optional<Object> empty = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(empty);
Optional<Object> empty1 = Optional.ofNullable(new Person());
System.out.println(empty1);
}

isPresent

isPresent() - 判断是否包含值

@Test
public void test4(){
Optional<Object> empty = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(empty.isPresent());
Optional<Object> empty1 = Optional.ofNullable(new Person());
System.out.println(empty1.isPresent());
}

orElse

orElse(T t) - 如果调用对象包含值,返回该值,否则返回t

@Test
public void test5(){
Optional<Object> empty = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(empty.orElse("this is null"));
Optional<Object> empty1 = Optional.ofNullable(new Person());
System.out.println(empty1.orElse("this is null"));
}

orElseGet

orElseGet(Supplier s) - 如果调用对象包含值,返回该值,否则返回s获取的值

@Test
public void test6(){
Optional<Object> empty = Optional.ofNullable(null);
System.out.println(empty.orElseGet(Person::new));
}

map

map(Function f) - 如果有值对其处理,并返回处理后的Optional,否则返回Optional.empty

@Test
public void test7(){
    Optional empty = Optional.of(new Person("lisa", 18));
    Optional s = empty.map(Person::getName);
    System.out.println(s.get());
}

lisa

flatMap

flatMap(Function mapper) - 与Map类似,要求返回值必须是Optional

@Test
public void test8(){
    Optional empty = Optional.of(new Person("lisa", 18));
    Optional s = empty.flatMap(e -> Optional.of(e.getName()));
    System.out.println(s.get());
}

lisa

 

作者：彼岸舞

时间：2021\12\13

内容关于：Java

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