Stream流详细入门教程 (包含练习题)

一、介绍

(1)概念

stream流操作是Java 8提供一个重要新特性，它允许开发人员以声明性方式处理集合，其核心类库主要改进了对集合类的
API和新增Stream操作。

(2)使用场景

常用于集合对象的计算，与Lambda表达式结合，可以提高编程效率、间接性和程序可读性。

(3)实现原理

①stream不是一种数据结构，它只是某种数据源的一个视图(集合就相当于数据表中的数据，表中的数据就是元数据的每一个元素)，数据源可以是一个数组，Java容器或I/O
channel等；
②stream流的操作过程遵循着创建 -->操作 -->获取结果的过程；
③Stream流支持序列与并行两种操作方式，对于现在调用的方法，本身都是一种高层次构件，与线程模型无关，线程和锁在Stream内部都已经做好了；
④在Stream中的操作每一次都会产生新的流，内部不会像普通集合操作一样立刻获取值，而是“惰性取值”，只有等到用户真正需要结果的时候才会执行。

(4)优点

①代码简洁：函数式编程写出的代码简洁且意图明确，使用stream接口让你从此告别for循环
②多核友好：Java函数式编程使得编写并行程序如此简单，就是调用一下方法，如果流中的数据量足够大，使用并行流可以加快处速度。

二、操作使用API

(1)流的创建

//1)Stream创建

Stream<String> stream1 = Stream.of("bad","habit","flowers");

//2)Collection集合创建（常用）

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("bad");
list.add("habit");
list.add("flowers");
Stream<String> stream2 = list.stream();
//并行流，默认是顺序流
Stream<String> stream3 = list.parallelStream();
//顺序流转换成并行流
Stream<String> stream4 = list.stream().parallel();

//3)Array数组创建

String[] arr = {"bad","habit","flowers"};
Stream<String> stream5 = Arrays.stream(arr);


//4)文件创建

try {
	Stream<String> stream6 = Files.lines(Paths.get("data.txt"), Charset.defaultCharset());
} catch (IOException e) {
	e.printStackTrace();
}

//5)函数创建

//①iterator
// 1为初始值 n+1是函数计算操作 limit是限制大小
Stream<Integer> iterateStream = Stream.iterate(1, n -> n + 1).limit(5);

//②generator
Stream<Double> generateStream = Stream.generate(Math::random).limit(5);

(2)操作符使用

中间操作符：通常对于Stream的中间操作，可以视为是源的查询，并且是懒惰式的设计，对于源数据进行的计算只有在需要时才会被执行，与数据库中视图的原理相似
终端操作符：一个流有且只能有一个终端操作。Stream流执行完终端操作之后，无法再执行其他动作，否则会报状态异常，提示该流已经被执行操作或者被关闭，想要再次执行操作必须重新创建Stream流

1)中间操作符使用示例

@Data
@AllArgsConstructor
@ToString
class Animals implements Supplier<Animals> {
	private String name;
	private int num;

	@Override
	public Animals get() {
		return null;
	}
}

	//数据准备
    List<Integer> list1 = Arrays.asList(1,2,3,4,5,7,1,2,4);
    List<Animals> list2 = Arrays.asList(
            new Animals("panda",1),new Animals("monkey",12),new Animals("elephant",5)
            ,new Animals("tiger",3),new Animals("dolphin",4),new Animals("penguin",4)
    );

    //①filter：根据条件过滤
    System.out.println("-----------filter start-----------");
    list1.stream().filter(v -> v >= 3).forEach(System.out::println);
    list2.stream().filter(v -> v.getNum() >= 3).forEach(System.out::println);
    System.out.println("-----------filter end-----------");


    //②distinct：去重
    System.out.println("-----------distinct start-----------");
    list1.stream().distinct().forEach(System.out::println);
    System.out.println("-----------distinct end-----------");

    //③sorted：排序
    System.out.println("-----------sorted start-----------");
    list1.stream().sorted().forEach(System.out::println);
    list2.stream().sorted(Comparator.comparing(Animals::getNum)).forEach(System.out::println);
    System.out.println("-----------sorted end-----------");

    //④limit：截取至某长度的流（不够长则有多少取多少）
    System.out.println("-----------limit start-----------");
    list1.stream().limit(6).forEach(System.out::println);
    list2.stream().limit(20).forEach(System.out::println);
    System.out.println("-----------limit end-----------");

    //⑤skip：获得去掉前几个元素后的流
    System.out.println("-----------skip start-----------");
    list1.stream().skip(3).forEach(System.out::println);
    System.out.println("-----------skip end-----------");

    //⑥peek:遍历处理
    System.out.println("-----------peek start-----------");
    list2.stream().peek(v -> v.setName("my"+v.getName())).forEach(System.out::println);
    System.out.println("-----------peek end-----------");

    //⑦map：对流中每一个元素进行处理后生成新的流
    System.out.println("-----------map start-----------");
    Stream<String> list2streamMap = list2.stream().map(Animals::getName);
    list2streamMap.forEach(System.out::println);
    System.out.println("-----------map end-----------");

    //⑧flatMap：流扁平化，让你把一个流中的“每个值”都换成另一个流，然后把所有的流连接起来成为一个流
    //与map本质区别：map是对一级元素进行操作，flatmap是对二级元素操作map返回一个值；flatmap返回一个流，多个值
    //应用场景：map对集合中每个元素加工,返回加工后结果；flatmap对集合中每个元素加工后，做扁平化处理后（拆分层级，放到同一层）然后返回
    System.out.println("-----------flatMap start-----------");
    Stream<String> list2streamFlatMap = list2.stream().flatMap(v -> Arrays.stream(v.getName().split("a")));
    list2streamFlatMap.forEach(System.out::println);
    System.out.println("-----------flatMap end-----------");

2)终端操作符

		//数据准备
        List<Animals> list0 = Arrays.asList(
                new Animals("panda",1),new Animals("monkey",12),new Animals("elephant",5)
                ,new Animals("tiger",3),new Animals("dolphin",4),new Animals("penguin",4)
        );

        //①collect：收集器，将流转换为其他形式
        System.out.println("-----------collect start-----------");
        Set set = list0.stream().collect(Collectors.toSet());
        set.add(new Animals("viper",38));
        set.stream().forEach(System.out::println);
        System.out.println("-----------collect end-----------");

        //②forEach：遍历流--略

        //③findFirst/findAny：将返回当前流中的第一个/任意元素
        System.out.println("----findAny---"+list0.stream().findAny().get());

        //④count：返回流中元素总数
        System.out.println("----count---"+list0.stream().filter(v -> v.getNum() > 10).count());

        //⑤sum/max/min：求和/最大值/最小值
        System.out.println("----sum---"+list0.stream().filter(v -> v.getNum() > 3).mapToInt(Animals::getNum).sum());
        System.out.println("----max---"+list0.stream().max(Comparator.comparingInt(Animals::getNum)));

        //⑥anyMatch/allMatch/noneMatch	检查是否 至少匹配一个/所有/没有匹配 所有元素，返回boolean
        System.out.println("----anyMatch?panda---"+list0.stream().anyMatch(v -> v.getName().equals("panda")));
        System.out.println("----allMatch?nameIsNOtNull---"+list0.stream().allMatch(v -> !v.getName().isEmpty()));
        System.out.println("----noneMatch?baby---"+list0.stream().noneMatch(v -> v.getName().equals("baby")));

        //⑦reduce：可以将流中元素反复结合起来，得到一个值
        //这里的Optional类是一个可以为null的容器对象。如果值存在则isPresent()方法会返回true，调用get()方法会返回该对象。
        Optional reduce = list0.stream().reduce((animals1, animals2) -> {
            return new Animals(animals1.getName()+" and "+animals2.getName(),animals1.getNum()+animals2.getNum());
        });
        if(reduce.isPresent()) System.out.println("----reduce---"+reduce.get());

(3)Collect收集器使用

介绍：Collector：结果收集策略的核心接口，具备将指定元素累加存放到结果容器中的能力；并在Collectors工具中提供了Collector接口的实现类

public static Animals test(String s){
	System.out.println(s);
	return new Animals(s,0);
}

 	//数据准备
    List<Animals> list3 = Arrays.asList(
            new Animals("panda",1),new Animals("monkey",12),new Animals("elephant",5)
            ,new Animals("tiger",3),new Animals("dolphin",4),new Animals("penguin",4)
    );

    //①toList/toMap/toSet：将指定数据存放到List/Map/set集合中
    List<String> nameList = list3.stream().map(Animals::getName).collect(Collectors.toList()) ;
    Set<String> nameSet = list3.stream().map(Animals::getName).collect(Collectors.toSet()) ;
    Map<String,Integer> map = list3.stream().collect(Collectors.toMap(Animals::getName,Animals::getNum)) ;

    //②counting：符合条件的数量
    System.out.println("----counting---"+list3.stream().filter(v-> v.getNum()> 4).collect(Collectors.counting()));

    //③summingInt：求和
    System.out.println("----summingInt---"+list3.stream().filter(v-> v.getNum()> 4).collect(Collectors.summingInt(Animals::getNum)));

    //④minBy：筛选元素中最小的数据
    Optional optional = list3.stream().collect(Collectors.minBy(Comparator.comparingInt(Animals::getNum)));
    System.out.println("----minBy---"+optional.get());

    //⑤joining：连接
    System.out.println("----joining---"+list3.stream().map(Animals::getName).collect(Collectors.joining(" and ")));

    //⑥groupingBy：分组
    Map<Integer,List<Animals>> groupAnimal = list3.stream().collect(Collectors.groupingBy(Animals::getNum));
    System.out.println("----groupingBy:num---"+groupAnimal);

    //⑦orElse(null)/orElseGet(null)：表示如果一个都没找到返回null（orElse/orElseGet()中可以塞默认值，如果找不到就会返回该默认值）
    //orElse(null)和orElseGet(null)区别：
    //Ⅰ.orElse（） 接受类型T的 任何参数，而orElseGet（）接受类型为Supplier的函数接口，该接口返回类型为T的对象
    //Ⅱ.当返回Optional的值是空值null时，都会执行;而当返回的Optional有值时，orElse会执行，而orElseGet不会执行

    System.out.println("-----------orElse/orElseGet start-----------");
    //没值
    Animals a =  list3.stream().filter(v -> v.getName().equals("bear")).findFirst().orElse(test("orElse notNull"));
    System.out.println(a);
    Animals b =  list3.stream().filter(v -> v.getName().equals("bear")).findFirst().orElseGet(test("orElse notNull"));
    System.out.println(b);
    //有值
    Animals c =  list3.stream().filter(v -> v.getName().equals("panda")).findFirst().orElse(test("orElse null"));
    System.out.println(c);
    Animals d =  list3.stream().filter(v -> v.getName().equals("panda")).findFirst().orElseGet(test("orElse null"));
    System.out.println(d);
    System.out.println("-----------orElse/orElseGet end-----------");

三、练习

1.将数量最少的前三名的动物挑选出来，作为“濒危动物”，将他的名字面前加上“danger_”前缀，并且要相同物种的不同分支需要进行合并（_之前相同如panda/dolphin的说明是相同物种），
如果数量相同，则以首字母排序（A最大，这里默认认为不会出现首字母相同的数据）,最终结果只保留姓名

数据如下：

 List<Animals> list4 = Arrays.asList(
                new Animals("monkey",12),new Animals("elephant",4),new Animals("dolphin_Z",3)
                ,new Animals("tiger",3),new Animals("dolphin_M",4),new Animals("penguin",4)
                ,new Animals("panda_C",1), new Animals("panda_A",1),new Animals("dolphin_T",1)
        );

提示：使用顺序–peek/groupBy/reduce/sorted/sorted/limit/peek/map

四、练习答案

1.解题思路：首先要进行确定相同物种-peek,然后将相同物种合并-groupBy/reduce，然后排序(排序器先比较数量，再比较名称)–sorted， 接着取前三名–limit,再进行_danger处理–peek，最后保留姓名–map

 Stream<Animals> streamPeek1 = list4.stream().peek(v -> v.setName(v.getName().split("_")[0]));
    Map<String,List<Animals>> group = streamPeek1.collect(Collectors.groupingBy(Animals::getName));
    List<Animals> newGroup = new ArrayList<>();
    group.forEach((k,v) ->{
        Optional<Animals> optionalReduce = v.stream().reduce((v1, v2) -> {
            if(v1.getName().equals(v2.getName())){
                return new Animals(v1.getName(),v1.getNum()+v2.getNum());
            }
            return v1;
        });
        newGroup.add(optionalReduce.get());
    });
    //newGroup.stream().forEach(System.out::println);
    Stream<Animals> streamSorted = newGroup.stream().sorted((v1,v2) -> {
        if(v1.getNum() == v2.getNum()){
            char v1char = v1.getName().charAt(0);
            char v2char = v2.getName().charAt(0);
            return (int)v1char-(int)v2char;
        }else{
            return v1.getNum()-v2.getNum();
        }
    }).limit(3);
    streamSorted.forEach(System.out::println);
    streamSorted.peek(v -> v.setName("danger_"+v.getName())).map(Animals::getName).forEach(System.out::println);