Java 集合的流式操作

Java 8 引入，位于java.util.stream包中，与 java.io 包里的输入输出流 InputStream 和 OutputStream 是不同的概念。

Stream API 借助 Lambda 表达式，可以提高编程效率和程序可读性。

Stream的特性：

• 元素序列：流提供了一个特定类型元素的集合，不存储元素，只获取和计算元素
• 源：Collection/Arrays( Arrays.stream(Object[]))/ I/O channel等
• 聚合操作：filter, map, limit, reduce, find, match等
• 管道：中间操作返回流本身，多个操作可以组成流水线
• 自动迭代：内部对源进行自动的迭代

流的操作类型分为两种，组成一个流管道

• Intermediate：流可以后面跟有零个或多个中间操作
• Terminal:流只能有一个终结操作，位于最后，例如 Stream.forEach / IntStream.sum等，产生一个最终结果，或者一个副作用（side effect）

提供串行（ Collection.stream()）和并行（Collection.stream()）两种模式进行操作

Intermediate操作都是 lazy 的，多个操作只会在 Terminal 操作的时候融合起来执行，一次循环完成

操作一个无限大的 Stream，而又希望在有限时间内完成操作，需要进行短路（short-circuiting）操作，比如limit()

Stream生成

• 集合: Collection接口中的stream() / parallelStream()方法
• 数组: Arrays.stream(Object[]);
• 静态方法 ：Stream.of(Object[]), IntStream.range(int, int),Stream.iterate(Object, UnaryOperator)
• 文件：BufferedReader.lines()
• 随机数： Random.ints()
• 其他： BitSet.stream(), Pattern.splitAsStream(java.lang.CharSequence), JarFile.stream()

常用的方法StreamSupport.stream(Spliterator spliterator, boolean parallel)，其中Spliterator接口的含义如下：

• 遍历：遍历单个元素tryAdvance()，也可以批量遍历forEachRemaining()
• characteristics()：返回分割器和数据元素的属性，所有可能的属性有ORDERED, DISTINCT, SORTED, SIZED, NONNULL, IMMUTABLE, CONCURRENT, and SUBSIZED，这些属性可以用来控制，专门化或简化计算
• estimateSize()：剩余元素数量的估计值
• trySplit()：数据分割，返回一个新的Spliterator迭代器，分出一半待遍历的元素由新的Spilterator遍历
• 不是线程安全的，并行算法应该确保单个Spliterator一次只被一个线程使用

具体实现有ArrayListSpliterator，IteratorSpliterator等，底层还是数组和Iterator，例如ArrayListSpliterator的构造函数

        ArrayListSpliterator(ArrayList list, int origin, int fence,
                             int expectedModCount) {
            this.list = list; // 要遍历的ArrayList
            this.index = origin; // 当前索引
            this.fence = fence; // 结束位置，比最后一个元素索引大1
            this.expectedModCount = expectedModCount; //确保没有发生修改，对应于modCount变量
        }

中间操作

操作	描述
Stream filter(Predicate predicate)	过滤元素，返回过滤后的元素
Stream map(Function mapper)	对每个元素执行给定的函数，从而变成一个新的集合
Stream flatMap(Function> mapper)	flatMap 扁平映射，流中的每个元素转换为一个新的流，最终合并为一个新的流
Stream distinct()	去重复，根据equals()
Stream sorted(Comparator comparator)	排序
Stream peek(Consumer action)	主要用来调试，查看流过的元素
Stream limit(long maxSize)	最长截取前边maxSize个元素
Stream skip(long n)	跳过前n个

终结操作

操作	描述
void forEach(Consumer action)	每一个元素都执行相应的表达式
Object[] toArray()	使用流的元素创建一个数组
T reduce(T identity, BinaryOperator accumulator)	元素聚合为一个汇总值
R collect(Collector collector)	将流的元素聚合到一个容器中
Optional min(Comparator comparator)	返回最小值
Optional max(Comparator comparator);	返回最大值
long count()	数目
boolean {any,all,none}Match(Predicate predicate)	返回流是否任何/所有/没有的元素与提供的预期相匹配。
Optional findFirst()	返回流的第一个元素（如果有）
Optional findAny()	返回流的任何元素（如果有）