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JDK1.8的新特性之Stream流的介绍和使用

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导读：本篇文章讲解 JDK1.8的新特性之Stream流的介绍和使用，希望对大家有帮助，欢迎收藏，转发！站点地址：www.bmabk.com

Stream流

都2021年了，如果你还不会使用lambda表达式编程的话，那你的代码质量或许还有一定的提升空间，今天在这里简单介绍和使用一下Stream流进行函数式编程。

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。

一、引言

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 Demo10ForEach {
    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");
        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：

  1. 将集合A根据条件一过滤为子集B；
  2. 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：

  1. 首先筛选所有姓张的人；
  2. 然后筛选名字有三个字的人；
  3. 最后进行对结果进行打印输出。
public class Demo11NormalFilter {
  	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<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。

那，Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢？

Stream的更优写法

下面来看一下借助Java 8的Stream API，什么才叫优雅：

public class Demo12StreamFilter {
    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(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。

二、流式思想概述

注意：请暂时忘记对传统IO流的固有印象！

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。

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。

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。

方式1 : 根据Collection获取流

import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;
/*
    获取Stream流的方式

    1.Collection中 方法
        Stream stream()
    2.Stream接口 中静态方法
        of(T...t) 向Stream中添加多个数据
 */
public class Demo13GetStream {
    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();
    }
}

方式2: 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：

import java.util.stream.Stream;

public class Demo14GetStream {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
        Stream<String> stream = Stream.of(array);
    }
}

三、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。）

备注：本小节之外的更多方法，请自行参考API文档。

1. 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

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。例如：

import java.util.stream.Stream;

public class Demo15StreamForEach {
    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("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        stream.forEach((String str)->{System.out.println(str);});
    }
}

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

2. filter：过滤

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 class Demo16StreamFilter {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        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。

3. 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 class Demo17StreamCount {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));
        System.out.println(result.count()); // 2
    }
}

4. limit：取用前几个

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：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo18StreamLimit {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        Stream<String> result = original.limit(2);
        System.out.println(result.count()); // 2
    }
}

5. skip：跳过前几个

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：

import java.util.stream.Stream;

public class Demo19StreamSkip {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        Stream<String> result = original.skip(2);
        System.out.println(result.count()); // 1
    }
}

6. 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

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

该方法的基本使用代码如：

import java.util.stream.Stream;

public class Demo20StreamConcat {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> streamA = Stream.of("张无忌");
        Stream<String> streamB = Stream.of("张翠山");
        Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);
    }
}

7. collect：流转集合

从Stream流对象转成集合对象，使用Stream接口方法collect:

public static void main(String[] args) {
    Stream stream = Stream.of("aa","bb","cc","dd","ee","ee");
    Set<String> list = ( Set<String> )stream.collect(Collectors.toSet());
    for (String s :list){
        System.out.println(s);
    }
}

四、Stream综合案例

现在有两个ArrayList集合存储队伍当中的多个成员姓名，要求使用传统的for循环（或增强for循环）依次进行以下若干操作步骤：

  1. 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
  2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人；
  3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
  4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人；
  5. 将两个队伍合并为一个队伍；
  6. 打印整个队伍的姓名信息。

两个队伍（集合）的代码如下：

public class Demo21ArrayListNames {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> one = new ArrayList<>();
        one.add("迪丽热巴");
        one.add("宋远桥");
        one.add("苏星河");
        one.add("老子");
        one.add("庄子");
        one.add("孙子");
        one.add("洪七公");

        List<String> two = new ArrayList<>();
        two.add("古力娜扎");
        two.add("张无忌");
        two.add("张三丰");
        two.add("赵丽颖");
        two.add("张二狗");
        two.add("张天爱");
        two.add("张三");
		// ....
    }
}

传统方式

使用for循环 , 示例代码:

public class Demo22ArrayListNames {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> one = new ArrayList<>();
        // ...

        List<String> two = new ArrayList<>();
        // ...

        // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
        List<String> oneA = new ArrayList<>();
        for (String name : one) {
            if (name.length() == 3) {
                oneA.add(name);
            }
        }

        // 第一个队伍筛选之后只要前3个人；
        List<String> oneB = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            oneB.add(oneA.get(i));
        }

        // 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
        List<String> twoA = new ArrayList<>();
        for (String name : two) {
            if (name.startsWith("张")) {
                twoA.add(name);
            }
        }

        // 第二个队伍筛选之后不要前2个人；
        List<String> twoB = new ArrayList<>();
        for (int i = 2; i < twoA.size(); i++) {
            twoB.add(twoA.get(i));
        }

        // 将两个队伍合并为一个队伍；
        List<String> totalNames = new ArrayList<>();
        totalNames.addAll(oneB);
        totalNames.addAll(twoB);        

        // 打印整个队伍的姓名信息。
        for (String name : totalNames) {
            System.out.println(name);
        }
    }
}

运行结果为：

宋远桥
苏星河
洪七公
张二狗
张天爱
张三

Stream方式

等效的Stream流式处理代码为：

public class Demo23StreamNames {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> one = new ArrayList<>();
        // ...

        List<String> two = new ArrayList<>();
        // ...

        // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
        // 第一个队伍筛选之后只要前3个人；
        Stream<String> streamOne = one.stream().filter(s -> s.length() == 3).limit(3);

        // 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
        // 第二个队伍筛选之后不要前2个人；
        Stream<String> streamTwo = two.stream().filter(s -> s.startsWith("张")).skip(2);

        // 将两个队伍合并为一个队伍；
        // 根据姓名创建Person对象；
        // 打印整个队伍的Person对象信息。
        Stream.concat(streamOne, streamTwo).forEach(s->System.out.println(s));
    }
}

运行效果完全一样：

宋远桥
苏星河
洪七公
张二狗
张天爱
张三

五、函数拼接与终结方法

在上述介绍的各种方法中，凡是返回值仍然为Stream接口的为函数拼接方法，它们支持链式调用；而返回值不再为Stream接口的为终结方法，不再支持链式调用。如下表所示：

方法名 方法作用 方法种类 是否支持链式调用
count 统计个数 终结 否
forEach 逐一处理 终结 否
filter 过滤 函数拼接 是
limit 取用前几个 函数拼接 是
skip 跳过前几个 函数拼接 是
concat 组合 函数拼接 是

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文章由极客之音整理，本文链接：https://www.bmabk.com/index.php/post/13658.html

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