JDK8新特性之Stream流学习
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。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：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo1List {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("小昭");
list.add("殷离");
list.add("张三");
list.add("张三丰");
List listA = new ArrayList<>();
for ( String s : list) {
if (s.startsWith("张"))
listA.add(s);
}
List listB = new ArrayList<>();
for (String s: listA) {
if (s.length() == 3)
listB.add(s);
}
for (String s: listB) {
System.out.println(s);
}
}
} 循环遍历的弊端
Java 8的Lambda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，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。
Stream更优写法
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo2Steam {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("小昭");
list.add("殷离");
list.add("张三");
list.add("张三丰");
list.stream()
.filter(name -> name.startsWith("张"))
.filter(name -> name.length() == 3)
.forEach(name -> System.out.println(name));
}
} 流式思想概述
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，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。
这张图中展示了过滤、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。而最右侧的数字
3是最终结果。
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
备注：“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
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。
和以前的Collection操作不同， Stream操作还有两个基础的特征
pipelining: 中间操作都会返回流对象本身。 这样多个操作可以串联成一个管道， 如同流式风格（fluent
style）。 这样做可以对操作进行优化， 比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。
内部迭代： 以前对集合遍历都是通过Iterator或者增强for的方式, 显式的在集合外部进行迭代， 这叫做外部迭
代。 Stream提供了内部迭代的方式，流可以直接调用遍历方法。
当使用一个流的时候，通常包括三个基本步骤：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 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。
获取流
java.util.stream.Stream
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
根据Collection获取流
首先， java.util.Collection 接口中加入了default方法 stream 用来获取流，所以其所有实现类均可获取流。
根据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
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.*;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo3GetStream {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
Stream stream1 = list.stream();
Set set = new HashSet<>();
Stream stream2 = set.stream();
Map map = new HashMap<>();
Set keySet = map.keySet();
Stream stream3 = keySet.stream();
Collection values = map.values();
Stream stream4 = values.stream();
Set> entries = map.entrySet();
Stream> stream5 = entries.stream();
Stream stream6 = Stream.of(1, 2, 3, 4, 6);
Integer[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
Stream stream7 = Stream.of(arr);
String[] str = {"aaa", "bbb", "ccc"};
Stream stream8 = Stream.of(str);
}
} 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：
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。
逐一处理：forEach
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 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。
import java.util.stream.Stream;
public class Demo4ForEach {
public static void main(String[] args) {
Stream.of("张三", "李四", "王五", "赵六", "田七")
.forEach(name -> System.out.println(name));
}
}过滤：filter
可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。方法签名：
Stream
该接口接收一个 Predicate 函数式接口参数（可以是一个Lambda或方法引用）作为筛选条件。
基本使用
import java.util.stream.Stream;
public class Demo5Filter {
public static void main(String[] args) {
Stream.of("张三丰", "张翠山", "王五", "张无忌", "赵六")
.filter(name -> name.startsWith("张"))
.forEach(name -> System.out.println(name));
}
}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。方法签名：
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。
基本使用
Stream流中的 map 方法基本使用的代码如：
import java.util.stream.Stream;
public class Demo5Map {
public static void main(String[] args) {
Stream.of("1", "2", "3", "4")
.map(s -> Integer.parseInt(s))
.forEach(s -> System.out.println(s));
}
}统计个数：count
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：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo7Count {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
list.add(6);
list.add(7);
list.add(8);
long count = list.stream().count();
System.out.println(count);
}
} 截取前几个：limit
limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。方法签名：
Stream
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 Demo8Limit {
public static void main(String[] args) {
Stream.of("美羊羊","喜羊羊","懒羊羊","灰太狼")
.limit(3)
.forEach(s -> System.out.println(s));
}
}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
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 Demo9Skip {
public static void main(String[] args) {
Stream.of("美羊羊","喜羊羊","懒羊羊","灰太狼", "红太狼")
.skip(3)
.forEach(s -> System.out.println(s));
}
}组合：concat
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
备注：这是一个静态方法，与 java.lang.String 当中的 concat 方法是不同的。
import java.util.stream.Stream;
public class Demo10Concat {
public static void main(String[] args) {
Stream streamA = Stream.of("张三丰", "张翠山", "王五", "张无忌", "赵六");
Stream streamB = Stream.of("美羊羊","喜羊羊","懒羊羊","灰太狼", "红太狼");
Stream.concat(streamA, streamB).forEach(s -> System.out.println(s));
}
} 方法引用
在使用Lambda表达式的时候，我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案：拿什么参数做什么操作。那么考虑一种情况：如果在Lambda中所指定的操作方案，已经有地方存在相同方案，那是否还有必要再写重复逻辑？
冗余的Lambda场景
来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式：
@FunctionalInterface
public interface Printable {
void print(String s);
} 在 Printable 接口当中唯一的抽象方法 print 接收一个字符串参数，目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda
来使用它的代码很简单：
public class Demo1Printable {
public static void printString(Printable p){
p.print("hello java");
}
public static void main(String[] args) {
printString(s -> System.out.println(s));
/*
Lambda表达式的目的,打印参数传递的字符串
把参数s传递给System.out,抵用out对象中的方法println对字符串进行了输出
System.out对象已经存在,println方法也是已经存在
所以可以使用方法引用直接引用println方法
*/
printString(System.out::println);
}
}其中 printString 方法只管调用 Printable 接口的 print 方法，而并不管 print 方法的具体实现逻辑会将字符串打印到什么地方去。而 main 方法通过Lambda表达式指定了函数式接口 Printable 的具体操作方案为：拿到String（类型可推导，所以可省略）数据后，在控制台中输出它。
用方法引用改进代码，请注意其中的双冒号 :: 写法，这被称为“方法引用”，而双冒号是一种新的语法。
方法引用符
双冒号 :: 为引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中，那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。
语义分析
例如上例中， System.out 对象中有一个重载的 println(String) 方法恰好就是所需要的。那么对于printString 方法的函数式接口参数，对比下面两种写法，完全等效：
Lambda表达式写法： s -> System.out.println(s);
方法引用写法： System.out::println
第一种语义是指：拿到参数之后经Lambda之手，继而传递给 System.out.println 方法去处理。
第二种等效写法的语义是指：直接让 System.out 中的 println 方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一样，而第二种方法引用的写法复用了已有方案，更加简洁。
注:Lambda 中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常
通过对象名引用成员方法
这是最常见的一种用法，与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法
public class MethodReferenceObject {
public void printUpperCaseString(String s){
System.out.println(s.toUpperCase());
}
}函数式接口仍然定义为：
@FunctionalInterface
public interface Printable {
void print(String s);
}那么当需要使用这个 printUpperCase 成员方法来替代 Printable 接口的Lambda的时候，已经具有了MethodRefObject 类的对象实例，则可以通过对象名引用成员方法，代码为：
public class Demo1ObjectMethodReference {
public static void printString(Printable p){
p.print("hello java");
}
public static void main(String[] args) {
printString(s -> new MethodReferenceObject().printUpperCaseString(s));
printString(new MethodReferenceObject()::printUpperCaseString);
}
}通过类名称引用静态方法
由于在 java.lang.Math 类中已经存在了静态方法 abs ，所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时，有两种写
法。首先是函数式接口
@FunctionalInterface
public interface Calcuable {
int calAbs(int num);
}第一种写法是使用Lambda表达式, 第二种写法是使用方法引用
public class Demo1StaticMethodReference {
public static int method(int number, Calcuable c){
return c.calAbs(number);
}
public static void main(String[] args) {
int number = method(-10, num -> Math.abs(num));
System.out.println(number);
System.out.println(method(-10, Math::abs));
}
}通过super引用成员方法
如果存在继承关系，当Lambda中需要出现super调用时，也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口：
@FunctionalInterface
public interface Greetable {
void greet();
}然后是父类 Human 的内容：
public class Human {
public void sayHello(){
System.out.println("Hello, I am Human");
}
}public class Man extends Human {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("Hello, I am Man");
}
public void method(Greetable g){
g.greet();
}
public void show(){
/* method(()->{
Human h = new Human();
h.sayHello();
});*/
/* method(()->super.sayHello());*/
method(super::sayHello);
}
public static void main(String[] args) {
new Man().show();
}
}通过this引用成员方法
this代表当前对象，如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法，那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方法引用。首先是简单的函数式接口：
@FunctionalInterface
public interface Richable {
void buy();
}下面是一个丈夫 Husband 类：
public class Husband {
public void buyHouse(){
System.out.println("北京二环内买一套房");
}
public void marry(Richable r){
r.buy();
}
public void soHappy(){
/*marry(()->this.buyHouse());*/
marry(this::buyHouse);
}
public static void main(String[] args) {
new Husband().soHappy();
}
}类的构造器引用
由于构造器的名称与类名完全一样，并不固定。所以构造器引用使用 类名称::new 的格式表示。首先是一个简单的 Person 类：
public class Person {
private String name;
public Person(String name){
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}然后是用来创建 Person 对象的函数式接口：
@FunctionalInterface
public interface PersonBuilder {
Person buildPerson(String name);
}
public class Demo {
public static void printNmae(String name, PersonBuilder pb){
Person person = pb.buildPerson(name);
System.out.println(person.getName());
}
public static void main(String[] args) {
printNmae("张三", name -> new Person(name));
printNmae("李四", Person::new);
}
}数组的构造器引用
数组也是 Object 的子类对象，所以同样具有构造器，只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时，
需要一个函数式接口：
@FunctionalInterface
public interface ArrayBuilder {
int[] buildArray(int length);
}public class DemoArrayInitRef {
public static int[] initArray(int length, ArrayBuilder ab){
return ab.buildArray(length);
}
public static void main(String[] args) {
initArray(10, length -> new int[length]);
initArray(10, int[]::new);
}
}