Stream 流操作

Stream 流

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、传统集合的遍历

1、传统集合多步遍历代码

几乎所有的集合(如Collection接口和Map接口)都支持直接或间接遍历，如：

public class TestClassicArray {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("张三丰");
        list.add("赵六");

        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。

2、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，我们看上面的代码可以发现：

  • 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。
如果我们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

将上面的名字进行如下过滤：

  1. 筛选出姓张的人名
  2. 然后选出名字长度为3的人名

传统做法：

public class TestClassicArray {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("张三丰");
        list.add("赵六");

       //筛选出姓张的人名
        List<String> zhangList = new ArrayList<>();
        for(String name:list){
            if(name.startsWith("张")){
                zhangList.add(name);
            }
        }

        //再筛选出名字长度为3的人名
        List<String> shortList = new ArrayList<>();
        for(String name:list){
            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？

3 Stream流的更优写法

下面借助一下Java8 的Stream 流，来写一下上面的代码：

public class TestStream {
    public static void main(String[] args) {

        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("张三丰");
        list.add("赵六");

        list.stream().filter(s -> s.startsWith("张"))
                .filter(s -> s.length() == 3)
                .forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

二、流式思想

整体来看，流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。

在这里插入图片描述

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。


在这里插入图片描述

上面的图展示了过滤，映射，跳过，计数等多个步骤，每个方框都是一个流，调用指定的方法，可以从一个流转换为另外一个流，最终的结果是3.

这里的filter 、map 、skip 都是在对函数模型进行操作，集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法count执行的时候，整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于==Lambda的延迟执行特性==。

Stream流不会存储元素，而是按需计算。使用流的三个步骤：获取数据源->数据转换->执行操作获取结果，每次转换原有 Stream 对象不改变，返回一个新的 Stream 对象（可以有多次转换），这就允许对其操作可以像链条一样排列，变成一个管道。

三 、获取流

java.util.stream.Stream<T> 是Java 8新加入的最常用的流接口。

获取流的方式：

  • 所有Collection集合都可以通过stream()方法获取
  • Stream接口的静态方法of获取流

1、Collection获取流

        List<String> list = new ArrayList<>();
        Stream<String> l = list.stream();
        
        Set<String> set = new HashSet<>();
        Stream<String> s = set.stream();

2、Map获取流

java.util.Map 接口不是Collection 的子接口，且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征，所以获取对应的流需要分key、value或entry等情况：

Map<String, String> map = new HashMap<>();
// ...
Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
Stream<String> valueStream = map.values().stream();
Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();

3、数组获取流

String array={"hello","world"};
Stream<String> stream = Stream.of(array);

四、Stream流中提供的常用方法

image-20200901155906083.png

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：

  • 延迟方法：返回值类型为Stream 的方法
  • 终结方法：返回值类型不为Stream 的方法。流式调用结束

1、逐一处理：forEach方法

传入一个Consumer函数式接口，该接口为消费型接口，源码如下：

void forEach(Consumer<? super T> action);

基本使用：

public class TestStream {
    public static void main(String[] args) {

        List<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("张三丰");
        list.add("赵六");

        list.stream().forEach(s-> System.out.println(s));
    }
}

2、过滤：filter

可以通过filter 方法将一个流转换成另一个子集流。传入Predicate函数式接口，方法签名：

Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

基本使用：

public class TestStream {
    public static void main(String[] args) {

        List<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("张三丰");
        list.add("赵六");

        Stream<String> stream = list.stream().filter(s -> s.startsWith("张"));

    }
}

3、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。传入的参数为Function函数式接口，方法签名：

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

基本使用：

public class TestStream {
    public static void main(String[] args) {
        
        Stream<String> original = Stream.of("12","5");
        Stream<Integer> stream = original.map(s -> Integer.parseInt(s));

    }
}

4、统计个数：count

像集合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();

基本使用：

public class TestStream {
    public static void main(String[] args) {

        List<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("张三丰");
        list.add("赵六");

        long count = list.stream().count();
        System.out.println(count);
    }
}

5、取用前几个：limit

limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。

Stream<T> limit(long maxSize);

基本使用：

public class TestStream {
    public static void main(String[] args) {

        List<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("张三丰");
        list.add("赵六");

        long count = list.stream().limit(2).count();
        System.out.println(count);
    }
}

6、跳过前几个：skip

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);

基本使用：

public class TestStream {
    public static void main(String[] args) {

        List<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("张三");
        list.add("李四");
        list.add("王五");
        list.add("张三丰");
        list.add("赵六");

        long count = list.stream().skip(2).count();
        System.out.println(count);
    }
}
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