目录
1、 什么是流?
2、使用流的好处
3、集合和流
4、流操作的分类
5、 小结
1、 什么是流?
流是JavaAPI的新成员,你可以把它们看成遍历数据集的高级迭代器。此外,流还可以透明地并行处理,你无需写任何多线程代码!我们会在后面的章节详细解释流和并行化是怎么工作的。
2、使用流的好处
用一个例子展示流的好处,下面两段代码都是用来返回低热量的菜肴名称的,按照卡路里排序。
//Java8之前
List lowCaloricDishes = new ArrayList<>();
for (Dish d : menu) {
if (d.getCalories() < 400) {
lowCaloricDishes.add(d);
}
}
Collections.sort(lowCaloricDishes, new Comparator() {
public int compare(Dish d1, Dish d2) {
return Integer.compare(d1.getCalories(), d2.getCalories());
}
});
List lowCaloricDishesName = new ArrayList<>();
for (Dish d : lowCaloricDishes) {
lowCaloricDishesName.add(d.getName());
}
//之后
import static java.util.Comparator.comparing ;
import static java.util.stream.Collectors.toList;
List lowCaloricDishesName =
menu.stream()
.filter(d -> d.getCalories() < 400)
.sorted(comparing(Dish::getCalories))
.map(Dish::getName)
.collect(toList());
//为了利用多核架构并行执行这段代码,你只需要把stream()换成parallelStream();
List lowCaloricDishesName =
menu.parallelStream()
.filter(d -> d.getCalories() < 400)
.sorted(comparing(Dishes::getCalories))
.map(Dish::getName)
.collect(toList());
比较:
Java8之前你用了一个“垃圾变量”lowCaloricDishes,它唯一的作用就是作为一次性的中间容器。
Java8之后,你的代码有以下特点:
- 声明性。(更简洁,更易懂)
- 可复合。(更灵活)
- 可并行。(性能更好)
(你可能会想,在调用parallelStream方法的时候到底发生了什么?用了多少个线程?对性能有多大的提升,我们也会在后面的专题详细讨论这些问题)
3、集合和流
粗略的说,集合和流之间的差异就在于什么时候进行计算。集合是一个内存中的数据结构,它包含数据结构中目前所以的值---集合中的每个元素都得先算出来才能添加到集合中。(你可以往集合里加东西或者删东西)
相比之下,流则是在概念上固定的数据结构(你不能添加或删除元素),其元素是按需计算的。
java8的集合就像是存在DVD上的电影,Java8中的流就像用在线流媒体看的电影。
1)只能遍历一次
请注意,和迭代器类似,流只能遍历一次。遍历完之后,我们就说这个流已经被消费掉了。例如以下代码会抛出一个异常,说流已被消费掉了。
List title = Arrays.asList("Java8", "In", "Action");
Stream s = title.stream();
s.forEach(System.out::println);
s.forEach(System.out::println);
所以要记得,流只能消费一次!
2) 内部迭代与外部迭代
集合和流的另一个关键区别在于它们遍历数据的方法。
使用Collection接口需要用户去做迭代(比如用for-each),这称为外部迭代。相反,Stream库使用内部迭代---它帮你把迭代做了,还把得到的流存在了某个地方,你只要给出一个函数说要干什么就可以了。下面的代码列表说明了这种区别。
集合:用for-each循环外部迭代
List names = new ArrayList<>();
for (Dish d : menu) {
names.add(d.getName());
}
//集合:用背后的迭代器做外部迭代
Iterator iterator = menu.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Dish d = iterator.next();
names.add(d.getName());
}
流:内部迭代
List names = menu.stream()
.map(Dish::getName)
.collect(Collectors.toList());
所以,集合和流的另一个关键区别在于它们遍历数据的方法。
4、流操作的分类
java.util.stream.Stream中的Stream接口定义了许多操作。它们可以分成两大类。我们来看一下前面的例子:
List names = menu.stream()
.filter(d -> d.getCalories() > 300)
.map(Dish::getName)
.limit(3)
.collect(toList());
你可以看到两类操作:
- filter、map和limit可以连成一条流水线。
- collect触发流水线执行并关闭它。
可以连接起来的流操作称为中间操作,关闭流的操作称为终端操作。
4.1 中间操作
诸如filter或者sorted等中间操作会返回另一个流。这让多个操作可以连接起来形成一个查询。重要的是,除非流水线上触发一个终端操作,否则中间操作不会执行任何处理。这是因为中间操作一般都可以合并起来,在终端操作时一次性全部处理。
为了搞清楚流水线中到底发生了什么,我们把代码改一改,让每个Lambda都打印出当前处理的菜肴。
List names =
menu.stream()
.filter(d -> {
System.out.println("filtering" + d.getName());
return d.getCalories() > 300;
})
.map(d -> {
System.out.println("mapping" + d.getName());
return d.getName();
})
.limit(3)
.collect(toList());
System.out.println(names);
//结果
filtering pork
mapping pork
filtering beef
mapping beef
filtering chicken
mapping chicken
[pork, beef, chicken]
你会发现,有好几种优化利用了流的延迟性质。第一,尽管很多菜的热量都高于300卡路里,但只选出了前三个!这是因为limit操作和一种称为短路的技巧,我们会在下一专题中解释。第二,尽管fifter和map都是两个独立的操作,但它们合并到同一次遍历中了(我们把这种技术叫做循环合并)。
4.2 终端操作
终端操作会把流的流水线生成结果。其结果是任何不是流的值,比如List、Integer,甚至是void。例如下面的流水线中,forEach是一个返回void的终端操作,它会对源中的每道菜应用一个Lambda。
menu.stream().forEach(System.out::println);
4.3 使用流的步骤
总而言之,流的使用一般包括三件事:
- 一个数据源(如集合)来执行一个查询;
- 一个中间操作链,形成一条流的流水线;
- 一个终端操作,执行流水线,并能生成结果。
流的流水线背后理念类似于构建器模式。在构建起模式中有一个通用链用来设置一套配置(对流来说这就是一个中间操作链),接着是调用built方法(对流来说就是终端操作)。
下图总结了你前面在代码例子中看到的中间流操作和终端流操作。这并不能涵盖Stream API提供的操作,你会在下一章节看到更多。
5、 小结
以下是你应从本章中学到的一些关键概念。
- 流利用内部迭代:迭代通过filter、map、sorted等操作被抽象掉了。
- 流操作有两类:中间操作和终端操作。
- 流操作有两类:中间操作和终端操作。
- filter和map等中间操作会返回一个流,并可以链接在一起。可以用它们来设置一条流水线,但并不会生成任何结果。
- forEach和count等终端操作会返回一个非流的值,并处理流水线以返回结果。
- 流中的元素是按需计算的。