Java8新特性Stream的完全使用指南

2023-07-23 23:32:03 70

什么是Stream

Stream是Java1.8版本开始提供的一个接口，主要提供对数据集合使用流的方式进行操作，流中的元素不可变且只会被消费一次，所有方法都设计成支持链式调用。使用StreamAPI可以极大生产力，写出高效率、干净、简洁的代码。

如何获得Stream实例

Stream提供了静态构建方法，可以基于不同的参数创建返回Stream实例

使用Collection的子类实例调用stream()或者parallelStream()方法也可以得到Stream实例，两个方法的区别在于后续执行Stream其他方法的时候是单线程还是多线程

StreamstringStream=Stream.of("1","2","3");
//无限长的偶数流
StreamevenNumStream=Stream.iterate(0,n->n+2);

ListstrList=newArrayList<>();
strList.add("1");
strList.add("2");
strList.add("3");
StreamstrStream=strList.stream();
StreamstrParallelStream=strList.parallelStream();

filter

filter方法用于根据指定的条件做过滤，返回符合条件的流

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
//获得只包含正数的流，positiveNumStream->(1，2，3)
StreampositiveNumStream=numStream.filter(num->num>0);

map

map方法用于将流中的每个元素执行指定的转换逻辑，返回其他类型元素的流

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
//转换成字符串流
StreamstrStream=numStream.map(String::valueOf);

mapToIntmapToLongmapToDouble

这三个方法是对map方法的封装，返回的是官方为各个类型单独定义的Stream，该Stream还提供了适合各自类型的其他操作方法

StreamstringStream=Stream.of("-2","-1","0","1","2","3");
IntStreamintStream=stringStream.mapToInt(Integer::parseInt);
LongStreamlongStream=stringStream.mapToLong(Long::parseLong);
DoubleStreamdoubleStream=stringStream.mapToDouble(Double::parseDouble);

flatMap

flatMap方法用于将流中的每个元素转换成其他类型元素的流，比如，当前有一个订单(Order)列表，每个订单又包含多个商品(itemList)，如果要得到所有订单的所有商品汇总，就可以使用该方法，如下：

StreamallItemStream=orderList.stream().flatMap(order->order.itemList.stream());

flatMapToIntflatMapToLongflatMapToDouble

这三个方法是对flatMap方法的封装，返回的是官方为各个类型单独定义的Stream，使用方法同上

distinct

distinct方法用于对流中的元素去重，判断元素是否重复使用的是equals方法

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,0,1,2,2,3);
//不重复的数字流，uniqueNumStream->(-2,-1,0,1,2,3)
StreamuniqueNumStream=numStream.distinct();

sorted

sorted有一个无参和一个有参的方法，用于对流中的元素进行排序。无参方法要求流中的元素必须实现Comparable接口，不然会报java.lang.ClassCastException异常

StreamunorderedStream=Stream.of(5,6,32,7,27,4);
//按从小到大排序完成的流，orderedStream->(4,5,6,7,27,32)
StreamorderedStream=unorderedStream.sorted();

有参方法sorted(Comparatorcomparator)不需要元素实现Comparable接口，通过指定的元素比较器对流内的元素进行排序

StreamunorderedStream=Stream.of("1234","123","12","12345","123456","1");
//按字符串长度从小到大排序完成的流，orderedStream->("1","12","123","1234","12345","123456")
StreamorderedStream=unorderedStream.sorted(Comparator.comparingInt(String::length));

peek

peek方法可以不调整元素顺序和数量的情况下消费每一个元素，然后产生新的流，按文档上的说明，主要是用于对流执行的中间过程做debug的时候使用，因为Stream使用的时候一般都是链式调用的，所以可能会执行多次流操作，如果想看每个元素在多次流操作中间的流转情况，就可以使用这个方法实现

Stream.of("one","two","three","four")
.filter(e->e.length()>3)
.peek(e->System.out.println("Filteredvalue:"+e))
.map(String::toUpperCase)
.peek(e->System.out.println("Mappedvalue:"+e))
.collect(Collectors.toList());

输出：
Filteredvalue:three
Mappedvalue:THREE
Filteredvalue:four
Mappedvalue:FOUR

limit(longmaxSize)

limit方法会对流进行顺序截取，从第1个元素开始，保留最多maxSize个元素

StreamstringStream=Stream.of("-2","-1","0","1","2","3");
//截取前3个元素，subStringStream->("-2","-1","0")
StreamsubStringStream=stringStream.limit(3);

skip(longn)

skip方法用于跳过前n个元素，如果流中的元素数量不足n，则返回一个空的流

StreamstringStream=Stream.of("-2","-1","0","1","2","3");
//跳过前3个元素，subStringStream->("1","2","3")
StreamsubStringStream=stringStream.skip(3);

forEach

forEach方法的作用跟普通的for循环类似，不过这个可以支持多线程遍历，但是不保证遍历的顺序

StreamstringStream=Stream.of("-2","-1","0","1","2","3");
//单线程遍历输出元素
stringStream.forEach(System.out::println);
//多线程遍历输出元素
stringStream.parallel().forEach(System.out::println);

forEachOrdered

forEachOrdered方法可以保证顺序遍历，比如这个流是从外部传进来的，然后在这之前调用过parallel方法开启了多线程执行，就可以使用这个方法保证单线程顺序遍历

StreamstringStream=Stream.of("-2","-1","0","1","2","3");
//顺序遍历输出元素
stringStream.forEachOrdered(System.out::println);
//多线程遍历输出元素，下面这行跟上面的执行结果是一样的
//stringStream.parallel().forEachOrdered(System.out::println);

toArray

toArray有一个无参和一个有参的方法，无参方法用于把流中的元素转换成Object数组

StreamstringStream=Stream.of("-2","-1","0","1","2","3");
Object[]objArray=stringStream.toArray();

有参方法toArray(IntFunctiongenerator)支持把流中的元素转换成指定类型的元素数组

StreamstringStream=Stream.of("-2","-1","0","1","2","3");
String[]strArray=stringStream.toArray(String[]::new);

reduce

reduce有三个重载方法，作用是对流内元素做累进操作

第一个reduce(BinaryOperatoraccumulator)

accumulator为累进操作的具体计算

单线程等下如下代码

booleanfoundAny=false;
Tresult=null;
for(Telement:thisstream){
if(!foundAny){
foundAny=true;
result=element;
}
else
result=accumulator.apply(result,element);
}
returnfoundAny?Optional.of(result):Optional.empty();

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
//查找最小值
Optionalmin=numStream.reduce(BinaryOperator.minBy(Integer::compareTo));
//输出-2
System.out.println(min.get());

//过滤出大于5的元素流
numStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3).filter(num->num>5);
//查找最小值
min=numStream.reduce(BinaryOperator.minBy(Integer::compareTo));
//输出Optional.empty
System.out.println(min);

第二个reduce(Tidentity,BinaryOperatoraccumulator)

identity为累进操作的初始值
accumulator同上

单线程等价如下代码

Tresult=identity;
for(Telement:thisstream)
result=accumulator.apply(result,element)
returnresult;

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
//累加计算所有元素的和，sum=3
intsum=numStream.reduce(0,Integer::sum);

第三个reduce(Uidentity,BiFunctionaccumulator,BinaryOperatorcombiner)

identity和accumulator同上

combiner用于多线程执行的情况下合并最终结果

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
intsum=numStream.parallel().reduce(0,(a,b)->{
System.out.println("accumulator执行:"+a+"+"+b);
returna+b;
},(a,b)->{
System.out.println("combiner执行:"+a+"+"+b);
returna+b;
});
System.out.println("最终结果："+sum);

输出：
accumulator执行:0+-1
accumulator执行:0+1
accumulator执行:0+0
accumulator执行:0+2
accumulator执行:0+-2
accumulator执行:0+3
combiner执行:2+3
combiner执行:-1+0
combiner执行:1+5
combiner执行:-2+-1
combiner执行:-3+6
最终结果：3

collect

collect有两个重载方法，主要作用是把流中的元素作为集合转换成其他Collection的子类，其内部实现类似于前面的累进操作

第一个collect(Suppliersupplier,BiConsumeraccumulator,BiConsumercombiner)

supplier需要返回开始执行时的默认结果

accumulator用于累进计算用

combiner用于多线程合并结果

单线程执行等价于如下代码

Rresult=supplier.get();
for(Telement:thisstream)
accumulator.accept(result,element);
returnresult;

第二个collect(Collectorcollector)

collector其实是对上面的方法参数的一个封装，内部执行逻辑是一样的，只不过JDK提供了一些默认的Collector实现

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
ListnumList=numStream.collect(Collectors.toList());
SetnumSet=numStream.collect(Collectors.toSet());

min

min方法用于计算流内元素的最小值

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
Optionalmin=numStream.min(Integer::compareTo);

max

min方法用于计算流内元素的最大值

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
Optionalmax=numStream.max(Integer::compareTo);

count

count方法用于统计流内元素的总个数

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
//count=6
longcount=numStream.count();

anyMatch

anyMatch方法用于匹配校验流内元素是否有符合指定条件的元素

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
//判断是否包含正数，hasPositiveNum=true
booleanhasPositiveNum=numStream.anyMatch(num->num>0);

allMatch

allMatch方法用于匹配校验流内元素是否所有元素都符合指定条件

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
//判断是否全部是正数，allNumPositive=false
booleanallNumPositive=numStream.allMatch(num->num>0);

noneMatch

noneMatch方法用于匹配校验流内元素是否都不符合指定条件

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
//判断是否没有小于0的元素，noNegativeNum=false
booleannoNegativeNum=numStream.noneMatch(num->num<0);

findFirst

findFirst方法用于获取第一个元素，如果流是空的，则返回Optional.empty

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
//获取第一个元素，firstNum=-2
OptionalfirstNum=numStream.findFirst();

findAny

findAny方法用于获取流中的任意一个元素，如果流是空的，则返回Optional.empty，因为可能会使用多线程，所以不保证每次返回的是同一个元素

StreamnumStream=Stream.of(-2,-1,0,1,2,3);
OptionalanyNum=numStream.findAny();

总结

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Java8新特性Stream的完全使用指南

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