Java 1.8 新特性——Stream 流的详细介绍
在 Java 1.8 中，得益于 Lambda 表达式所带来的函数式编程，引入了 Stream 流，用于解决已有集合类库的弊端
一、传统集合的遍历
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，如：
package cn_lemon;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ForeachDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> l = new ArrayList<>();
l.add("李彦宏");
l.add("马化腾");
l.add("刘强东");
l.add("马云");
l.add("张朝阳");
l.add("马冬梅");
l.add("马东敏");
for (String s : l) {
System.out.println(s);
}
}
}
1、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。
package cn_lemon;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ForeachDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("李彦宏");
list.add("马化腾");
list.add("刘强东");
list.add("马云");
list.add("张朝阳");
list.add("马冬梅");
list.add("马东敏");
List<String> malist = new ArrayList<>();
for (String name1 : list) {
if (name1.startsWith("马")) {
malist.add(name1);
}
}
List<String> threelist = new ArrayList<>();
for (String name2 : malist) {
if (name2.length() == 3) {
threelist.add(name2);
}
}
for (String name3 : threelist) {
System.out.println(name3);//输出：马化腾 马冬梅 马东敏
}
}
}
在上面的代码中，有三个循环：
- 1、筛选 List 集合中所有姓 “马” 的人
- 2、筛选名字有三个字的人
- 3、对结果进行打印输出
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。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？
使用 Stream 的写法
package cn_lemon;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ForeachDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("李彦宏");
list.add("马化腾");
list.add("刘强东");
list.add("马云");
list.add("张朝阳");
list.add("马冬梅");
list.add("马东敏");
list.stream()
.filter(s -> s.startsWith("马"))
.filter(s -> s.length() == 3)
.forEach(System.out::println);
}
}
在这段代码中，并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历，直接：获取流、过滤姓马、过滤长度为3、逐一打印
二、Stream 流式思想的概述
1、整体概述：流式思想类似于工厂车间的流水线
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。
这张图展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作，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。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。这得益于 Lambda 表达式延迟执行的特性
备注：”Stream 流“ 其实是一个集合元素的函数模型，它不是集合，也不是数据结构
Stream（流）是一个来自数据源的元素队列
- 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 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。
三、获取流
java.util.stream.Stream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
1、根据 Collection 获取流
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
package cn_lemon;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
class ConDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = null;
list.stream();//List 的Stream 方法
Set<String> set = null;
set.stream();// Set 的 Stream 方法
Map map = null;
map.values().stream();//Map 集合中 value 的stream 方法
map.keySet().stream();
map.entrySet().stream();
int[] array = null;//数组是需要用工具类获取流的
Arrays.stream(array);//获取流
}
}
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：
package cn_lemon;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;
class MapDemo {
public static void main(String[] args) {
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
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，of方法的参数其实是一个可变参数，所以支持数组
package cn_lemon;
import java.util.Arrays;
import java.util.stream.Stream;
class ArrayDemo {
public static void main(String[] args) {
String[] array = {"马化腾", "马云", "张一鸣", "刘强东", "李彦宏", "张朝阳", "张志东"};
Stream<String> stream = Stream.of(array);//数组获取流
Arrays.stream(array).filter(s -> s.startsWith("马")).filter(s -> s.length() == 3).forEach(s -> System.out.println(s));
}
}
四、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。
1-1、forEach 逐一处理
- 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
package cn_lemon;
import java.util.stream.Stream;
class ForEachDemo {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> stream = Stream.of("马化腾", "马云", "张一鸣", "刘强东", "李彦宏", "张朝阳", "张志东");
stream.forEach(s -> System.out.println(s));
}
}
1-2、Consumer 接口
Consumer原意：消费者，就是消费一个数据，其数据类型由泛型决定- 抽象方法
accept - 默认方法
andThen
package cn_lemon;
import java.util.function.Consumer;
class ConsumerDemo {
public static void consumerStream(Consumer<Integer> con) {
con.accept(4317622);
}
public static void main(String[] args) {
consumerStream(s -> System.out.println(s));
}
}
package cn_lemon;
import java.util.function.Consumer;
class ConsumerDemo {
public static void consumerStream(Consumer<String> one, Consumer<String> two) {
one.andThen(two).accept("Hello Lemon");
}
public static void main(String[] args) {
consumerStream(
s -> System.out.println(s.toLowerCase()),
s -> System.out.println(s.toUpperCase())
);
}
}
package cn_lemon;
import java.util.function.Consumer;
class ConsumerDemo {
public static void man(Consumer<String> one, Consumer<String> two, String[] array) {
for (String s : array) {
one.andThen(two).accept(s);
}
}
public static void main(String[] args) {
String[] array = {"马化腾，腾讯", "马云，阿里巴巴", "李彦宏，百度"};
man(
s -> System.out.print("姓名：" + s.split("，")[0]),
s -> System.out.println("---，来自：" + s.split("，")[1]), array
);
}
}
2-1、filter 过滤
filter方法是将一个流转换成另一个子集流Streamfilter(Predicate predicate); - 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
2-2、Predicate 接口
Predicate原意 ： 谓语 ，是对某种类型的数据进行判断，得到一个boolean值- 抽象方法
test
package cn_lemon;
import java.util.function.Predicate;
class PredicateDemo {
private static void predi(Predicate<String> p) {
boolean b = p.test("让世界充满爱");
System.out.println("字符串的长度大于5吗？？？ ---" + b);
}
public static void main(String[] args) {
predi(s -> s.length() > 5);
}
}
3-1、Map 映射
- 将流中的元素映射到另一个流中
Stream map(Function mapper); - 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
package cn_lemon;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class MapDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("10");
list.add("20");
list.add("30");
list.add("40");
list.add("50");
list.stream().map(s -> Integer.parseInt(s)).forEach(s -> System.out.println(s));
}
}
3-2、Function 接口
Function接口用来根据一个类型的数据得到另一个类型的数据，前者称为前置条件，后者称为后置条件- 抽象方法
apply - 默认方法
andThen
package cn_lemon;
import java.util.function.Function;
class FunctionDemo {
private static void method(Function<String, Integer> fun) {//将 String 类型转换成 Integer 类型
int num = fun.apply("10");//抽象方法 apply
System.out.println(num + 20);
}
public static void main(String[] args) {
method(s -> Integer.parseInt(s));
}
}
package cn_lemon;
import java.util.function.Function;
class FuncDemo {
private static void method(Function<String, Integer> one, Function<Integer, Integer> two) {
int num = one.andThen(two).apply("10");
System.out.println(num + 20);//结果输出 220
}
public static void main(String[] args) {
method(str -> Integer.parseInt(str) + 30, i -> i = i * 5);
}
}
4、count 统计个数
- 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）
package cn_lemon;
import java.util.Arrays;
import java.util.stream.Stream;
public class CountDemo {
public static void main(String[] args) {
String[] array = {"马化腾", "马云", "张一鸣", "张志东", "李彦宏", "马东敏"};
Stream<String> result = Arrays.stream(array).filter(s -> s.startsWith("马"));
System.out.println(result.count());
}
}
或者
package cn_lemon;
import java.util.stream.Stream;
public class CountDemo {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> stream = Stream.of("马化腾", "马云", "张一鸣", "张志东", "李彦宏", "马东敏");
Stream<String> result = stream.filter(s -> s.startsWith("马"));
System.out.println(result.count());
}
}
5、limit 取用前几个
- limit`方法可以对流进行截取，只取用前n个
- 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
package cn_lemon;
import java.util.stream.Stream;
public class CountDemo {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> stream = Stream.of("马化腾", "马云", "张一鸣", "张志东", "李彦宏", "马东敏");
Stream<String> result = stream.limit(2);
System.out.println(result.count());//输出 2
}
}
6、skip 跳过前几个
skip方法获取一个截取之后的新流
package cn_lemon;
import java.util.stream.Stream;
public class CountDemo {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> stream = Stream.of("马化腾", "马云", "张一鸣", "张志东", "李彦宏", "马东敏");
Stream<String> result = stream.skip(3);
System.out.println(result.count());//输出 3
}
}
7、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 - 这是一个静态方法，与
java.lang.String当中的concat方法是不同的
package cn_lemon;
import java.util.stream.Stream;
public class CountDemo {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> streamA = Stream.of("张志东", "李彦宏", "马东敏");
Stream<String> streamB = Stream.of("马化腾", "马云", "张一鸣");
Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);//把两个流合并成一个流
}
}
package cn_lemon;
import java.util.stream.Stream;
public class CountDemo {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> streamA = Stream.of("张志东", "李彦宏", "马东敏");
Stream<String> streamB = Stream.of("马化腾", "马云", "张一鸣");
Stream.concat(streamA, streamB).forEach(s -> System.out.println(s));
}
}
五、案例
有两个ArrayList集合存储队伍当中的多个成员姓名，依次进行以下若干操作步骤：
- 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；存储到一个新集合中。
- 第一个队伍筛选之后只要前3个人；存储到一个新集合中。
- 第二个队伍只要姓张的成员姓名；存储到一个新集合中。
- 第二个队伍筛选之后不要前2个人；存储到一个新集合中。
- 将两个队伍合并为一个队伍；存储到一个新集合中。
- 根据姓名创建
Person对象；存储到一个新集合中。 - 打印整个队伍的Person对象信息。
方法一：（传统集合遍历）
封装一个 Person.java
package cn_lemon;
public class Person {
private String name;
public Person() {
}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "人员名单：{姓名---“" + name + "”}";
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
创建 NameDemo.java
package cn_lemon;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class NameDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> listA = new ArrayList<>();
listA.add("马云");
listA.add("马化腾");
listA.add("张一鸣");
listA.add("王健林");
listA.add("程维");
listA.add("比尔盖茨");
listA.add("马赛克");
List<String> listB = new ArrayList<>();
listB.add("张英");
listB.add("马东敏");
listB.add("李彦宏");
listB.add("刘强东");
listB.add("雷军");
listB.add("李开复");
listB.add("张强");
listB.add("张朝阳");
List<String> threelist = new ArrayList<>();
for (String three_name : listA) {//筛选 A 集合中名字为 3 个字的人，存储到集合中
if (three_name.length() == 3) {
threelist.add(three_name);
}
}
List<String> limitlist = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 3; i++) {//在筛选A之后的集合中，选前三个人
limitlist.add(threelist.get(i));
}
List<String> zhanglist = new ArrayList<>();
for (String zhang_name : listB) {//筛选集合 B 中姓张的
if (zhang_name.startsWith("张")) {
zhanglist.add(zhang_name);
}
}
List<String> twolist = new ArrayList<>();
for (int i = 2; i < zhanglist.size(); i++) {//在筛选B之后的集合中，不要前两个
twolist.add(zhanglist.get(i));
}
List<String> totalnames = new ArrayList<>();//将筛选之后的集合合并
totalnames.addAll(limitlist);
totalnames.addAll(twolist);
List<Person> totalPersonname = new ArrayList<>();//根据姓名创建Person 对象
for (String name : totalnames) {
totalPersonname.add(new Person(name));
}
for (Person per : totalPersonname) {//打印Person对象的信息
System.out.println(per);
}
}
}
运行显示：
方法二：（使用 Stream 流的方式）
封装一个 Person.java
package cn_lemon;
public class Person {
private String name;
public Person() {
}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "人员名单：{姓名---“" + name + "”}";
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
创建 NameDemo.java
package cn_lemon;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
public class NameDemo {
public static void main(String[] args) {
List<String> listA = new ArrayList<>();
listA.add("马云");
listA.add("马化腾");
listA.add("张一鸣");
listA.add("王健林");
listA.add("程维");
listA.add("比尔盖茨");
listA.add("马赛克");
List<String> listB = new ArrayList<>();
listB.add("张英");
listB.add("马东敏");
listB.add("李彦宏");
listB.add("刘强东");
listB.add("雷军");
listB.add("李开复");
listB.add("张强");
listB.add("张朝阳");
Stream<String> streamA = listA.stream().filter(s -> s.length() == 3).limit(3);//A集合中，三个字的姓名，取前三个
Stream<String> streamB = listB.stream().filter(s -> s.startsWith("张")).skip(2);//B集合中，姓张的，不要前两个
Stream<String> totalstream = Stream.concat(streamA, streamB);//合并流
totalstream.map(s -> new Person(s)).forEach(p -> System.out.println(p));
}
}
或者：
