Java8--stream复习
一提到流stream大家可能首先想到的就是IO包中的各种流接口，不过Java8新特性中此流非彼流。
Java 8 引入了Stream（流式操作），你可以通过该操作实现对集合的并行处理和函数式操作。Collection是一种静态的内存数据结构，而Stream是面向计算的。本节内容主要讲解如何使用Stream。
1 Stream（流）简介
Stream 是Java 8中的一个新的抽象层。通过使用Stream，你能以类似于SQL语句的声明式方式处理数据。
例如：一个典型的SQL语句能够自动地返回某些信息，而不用在开发者这一端做任何的计算工作。同样，通过使用Java的集合框架，开发者能够利用循环做重复的检查。另外一个关注点是效率，就像多核处理器能够提升效率一样，开发者也可以通过并行化编程来改进工作流程，但是这样很容易出错。
因此，Stream的引入是为了解决上述痛点。开发者可以通行声明式数据处理，以及简单地利用多核处理体系而不用写特定的代码。
说了这么久，Stream究竟是什么呢？Stream代表了来自某个源的对象的序列，这些序列支持聚集操作。下面是Stream的一些特性：
- 元素序列：Stream以序列的形式提供了特定类型的元素的集合。根据需求，它可以获得和计算元素，但不会储存任何元素。
- 源：Stream可以将集合、数组和I/O资源作为输入源。
- 聚集操作：Stream支持诸如filter、map、limit、reduce等的聚集操作。
- 流水技术：许多Stream操作返回了流本身，故它们的返回值可以以流水的行式存在。这些操作称之为中间操作，并且它们的功能就是负责输入、处理和向目标输出。collect()方法是一个终结操作，通常存在于流水线操作的末端，来标记流的结束。
- 自动跌代：Stream的操作可以基于已提供的源元素进行内部的迭代，而集合则需要显式的迭代。
扩展阅读：Java 8 中的 Streams API 详解 - IBM
2 流使用
在Java 8 中，集合的接口有两个方法来产生流：
- stream()：该方法返回一个将集合视为源的连续流。
- parallelStream()：该方法返回一个将集合视为源的并行流。
2.1 相关的方法介绍
- forEach：该方法用于对Stream中的每个元素进行迭代操作。下面的代码段演示了如何使用forEach方法输出10个随机数。
Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);
- map：该方法用于将每个元素映射到对应的结果上。下面的代码段演示了怎样用map方法输出唯一的某个数的平方。
List<Integer> numbers = Arrays.asList(2, 3, 3, 2, 5, 2, 7);
//get list of unique squares
List<Integer> squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
- filter：该方法用于过滤满足条件的元素。下面的代码段演示了怎样输出使用了过滤方法的空字符串数量。
List<String>strings = Arrays.asList("efg", "", "abc", "bc", "ghij","", "lmn");
//get count of empty string
long count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
- limit：该方法用于减少Stream的大小。下面的代码段演示了怎样有限制地输出10个随机数。
Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);
sorted：该方法用于对Stream排序。下面的代码段演示了怎样以有序的形式输出10个随机数。
Random random = new Random();
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
2.2 并行处理
ParallelStream是Stream用于并行处理的一种替代方案。下面的代码段演示了如何使用它来输出空字符串的数量。
List<String> strings = Arrays.asList("efg", "", "abc", "bc", "ghij","", "lmn");
// 获得空字符串的计数
long count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
当然，在连续的Stream与并行的Stream之间切换是很容易的。
2.3 Collector
Collector用于合并Stream的元素处理结果。它可以用于返回一个字符串列表。
下面的代码段演示了如何使用它。
List<String>strings = Arrays.asList("efg", "", "abc", "bc", "ghij","", "lmn");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
System.out.println("Filtered List: " + filtered);
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("Merged String: " + mergedString);
2.4 统计工具
Java 8还引入了用于统计的Collector来计算Stream处理完成后的所有统计数据。
下面的代码段演示了如何使用它。
List<Integer> numbers = Arrays.asList(2, 3, 3, 2, 5, 2, 7);
IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());
3 一个Stream的例子
下面我们通过一个例子来综合应用上面提到的各个技巧。
以下是NewFeaturesTester.java类的代码：
public class NewFeaturesTester {
public static void main(String args[]){
System.out.println("Using Java 7: ");
// 统计空字符串的数量
List<String> strings = Arrays.asList("efg", "", "abc", "bc", "ghij","", "lmn");
System.out.println("List: " +strings);
long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);
System.out.println("Empty Strings: " + count);
count = getCountLength3UsingJava7(strings);
System.out.println("Strings of length 3: " + count);
// 消除空字符串
List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
System.out.println("Filtered List: " + filtered);
// 消除空字符串，同时使用逗号来连接
String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings,", ");
System.out.println("Merged String: " + mergedString);
List<Integer> numbers = Arrays.asList(2, 3, 3, 2, 5, 2, 7);
// 获得不同数字的平方的列表
List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
System.out.println("Squares List: " + squaresList);
List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);
System.out.println("List: " +integers);
System.out.println("Highest number in List : " + getMax(integers));
System.out.println("Lowest number in List : " + getMin(integers));
System.out.println("Sum of all numbers : " + getSum(integers));
System.out.println("Average of all numbers : " + getAverage(integers));
// 输出10个随机数
System.out.println("Random Numbers: ");
Random random = new Random();
for(int i=0; i < 10; i++){
System.out.println(random.nextInt());
}
// 使用Java 8的新特性来实现
System.out.println("Using Java 8: ");
System.out.println("List: " + strings);
count = strings.stream().filter(string->string.isEmpty()).count();
System.out.println("Empty Strings: " + count);
count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
System.out.println("Strings of length 3: " + count);
filtered = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
System.out.println("Filtered List: " + filtered);
mergedString = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("Merged String: " + mergedString);
squaresList = numbers.stream().map( i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
System.out.println("Squares List: " + squaresList);
System.out.println("List: " + integers);
IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();
// 输出结果
System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());
System.out.println("Random Numbers: ");
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
// 并行处理
count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
System.out.println("Empty Strings: " + count);
}
// 使用Java 7版本就提供的API来计算空串数量
private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings){
int count = 0;
for(String string: strings){
if(string.isEmpty()){
count++;
}
}
return count;
}
// 使用Java 7版本就提供的API来计算长度为3字符的字符串数量
private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings){
int count = 0;
for(String string: strings){
if(string.length() == 3){
count++;
}
}
return count;
}
// 使用Java 7版本就提供的API来删除空串
private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings){
List<String> filteredList = new ArrayList<String>();
for(String string: strings){
if(!string.isEmpty()){
filteredList.add(string);
}
}
return filteredList;
}
// 使用Java 7版本就提供的API来获取合并后的字符串
private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings, String separator){
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for(String string: strings){
if(!string.isEmpty()){
stringBuilder.append(string);
stringBuilder.append(separator);
}
}
String mergedString = stringBuilder.toString();
return mergedString.substring(0, mergedString.length()-2);
}
// 自定义的用于计算数字的平方的方法
private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers){
List<Integer> squaresList = new ArrayList<Integer>();
for(Integer number: numbers){
Integer square = new Integer(number.intValue() * number.intValue());
if(!squaresList.contains(square)){
squaresList.add(square);
}
}
return squaresList;
}
// 自定义的用于获得List中最大值的方法
private static int getMax(List<Integer> numbers){
int max = numbers.get(0);
for(int i=1;i < numbers.size();i++){
Integer number = numbers.get(i);
if(number.intValue() > max){
max = number.intValue();
}
}
return max;
}
// 自定义的用于获得List中最小值的方法
private static int getMin(List<Integer> numbers){
int min = numbers.get(0);
for(int i=1;i < numbers.size();i++){
Integer number = numbers.get(i);
if(number.intValue() < min){
min = number.intValue();
}
}
return min;
}
// 自定义的用于获得List中各个数字的和的方法
private static int getSum(List<Integer> numbers){
int sum = (int)(numbers.get(0));
for(int i=1;i < numbers.size();i++){
sum += (int)numbers.get(i);
}
return sum;
}
// 自定义的用于获得List中各个数字的平均值的方法
private static int getAverage(List<Integer> numbers){
return getSum(numbers) / numbers.size();
}
}
编辑完成后，点击上方的运行按钮进行编译和运行。
可以在控制台看到如下图的输出，则说明相关的API使用是正确的：
Using Java 7:
List: [efg, , abc, bc, ghij, , lmn]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [efg, abc, bc, ghij, lmn]
Merged String: efg, abc, bc, ghij, lmn
Squares List: [4, 9, 25, 49]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9
Random Numbers:
-550006776
255291897
753274528
-524526560
564200071
1263213831
-1269702637
-1103145629
480115662
-661751503
Using Java 8:
List: [efg, , abc, bc, ghij, , lmn]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [efg, abc, bc, ghij, lmn]
Merged String: efg, abc, bc, ghij, lmn
Squares List: [4, 9, 25, 49]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9.444444444444445
Random Numbers:
-1770108682
-986034408
-837350126
-96738253
179305810
435285225
546064569
552136038
1114044557
1933248948
Empty Strings: 2
最全的Java 8新功能说明位于Java的官方网站，你可以通过阅读《What’s New in JDK 8》来了解它们。