【Java干货教程】Stream流详解
一、Stream流的简介
1.1、Stream流的概述
Stream是Java 8 API添加的一个新的抽象，称为流Stream，以一种声明性方式处理数据集合（侧重对于源数据计算能力的封装，并且支持序列与并行两种操作方式。
Stream流是从支持数据处理操作的源生成的元素序列，源可以是数组、文件、集合、函数。流不是集合元素，它不是数据结构并不保存数据，它的主要目的在于计算
Stream流是对集合（Collection）对象功能的增强，与Lambda表达式结合，可以提高编程效率、间接性和程序可读性。
同时stream不是一种数据结构，它只是某种数据源的一个视图，数据源可以是一个数组，Java容器或I/O channel等。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。 并且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。因此在并行使用中，开发者们无需再去操 心线程和锁了。Stream内部都已经做好了 。
关于对Stream流的理解，你可以把他当成工厂中的流水线，每个stream流的操作过程遵循着创建 -->操作 -->获取结果的过程，就像流水线上的节点一样组成一个个链条。除此之外你还可以把他理解成sql的视图，集合就相当于数据表中的数据，获取stream流的过程就是确定数据表的属性和元数据的过程，元数据的每一个元素就是表中的数据，对stream流进行操作的过程就是通过sql对这些数据进行查找、过滤、组合、计算、操作、分组等过程，获取结果就是sql执行完毕之后获取的结果视图一样，深入理解stream流可以让我们使用更加简洁的代码获取自己想要的数据。
1.2、Stream流的特点
- 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
- 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
1.3、Stream流的流程
- 将集合转换为Stream流（或者创建流）
- 操作Stream流（中间操作，终端操作）
stream流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作(terminal operation)得到前面处理的结果。
1.4、接口继承关系
BaseStream：基础接口，声明了流管理的核心方法；
Stream：核心接口，声明了流操作的核心方法，其他接口为指定类型的适配
二、流操作的创建
生成流的方式主要有五种
2.1、Stream创建
Stream stream1 = Stream.of(1,2,3,4,5); 2.2、Collection集合创建（应用中最常用的一种）
List integerList = new ArrayList<>();
integerList.add(1);
integerList.add(2);
integerList.add(3);
integerList.add(4);
integerList.add(5);
Stream listStream = integerList.stream(); 2.3、Array数组创建
int[] intArr = {1, 2, 3, 4, 5};
IntStream arrayStream = Arrays.stream(intArr);通过Arrays.stream方法生成流，并且该方法生成的流是数值流【即IntStream】而不是 Stream
注：
使用数值流可以避免计算过程中拆箱装箱，提高性能。
Stream API提供了mapToInt、mapToDouble、mapToLong三种方式将对象流【即Stream 】转换成对应的数值流，同时提供了boxed方法将数值流转换为对象流。
2.4、文件创建
try {
Stream fileStream = Files.lines(Paths.get("data.txt"), Charset.defaultCharset());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} 通过Files.line方法得到一个流，并且得到的每个流是给定文件中的一行
2.5、函数创建
2.5.1、iterator
Stream iterateStream = Stream.iterate(0, n -> n + 2).limit(5); iterate方法接受两个参数，第一个为初始化值，第二个为进行的函数操作，因为iterator生成的流为无限流，通过limit方法对流进行了截断，只生成5个偶数
2.5.2、generator
Stream generateStream = Stream.generate(Math::random).limit(5); generate方法接受一个参数，方法参数类型为Supplier ，由它为流提供值。generate生成的流也是无限流，因此通过limit对流进行了截断。
三、操作符
流的操作类型主要分为两种：中间操作符、终端操作符
3.1、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；
Stream流的强大之处便是在于提供了丰富的中间操作，相比集合或数组这类容器，极大的简化源数据的计算复杂度。
一个流可以跟随零个或多个中间操作。其目的主要是打开流，做出某种程度的数据映射/过滤，然后返回一个新的流，交给下一个操作使用。
这类操作都是惰性化的，仅仅调用到这类方法，并没有真正开始流的遍历，真正的遍历需等到终端操作时，常见的中间操作有下面即将介绍的 filter、map 等。
3.1.1、filter(过滤)
用于通过设置的条件过滤出元素
//1、filter：输出ID大于6的user对象
List filetrUserList = userList.stream().filter(user -> user.getId() > 6)
.collect(Collectors.toList());
filetrUserList.forEach(System.out::println); 
3.1.2、map
接受一个函数作为参数。这个函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素（使用映射一词，是因为它和转换类似，但其中的细微差别在于它是“创建一个新版本”而不是去“修改”）。
//2、map
List mapUserList = userList.stream().map(user -> user.getName() + "用户")
.collect(Collectors.toList());
mapUserList.forEach(System.out::println); 
3.1.3、distinct(去重)
返回一个元素各异（根据流所生成元素的hashCode和equals方法实现）的流
//3、distinct：去重
List distinctUsers = userList.stream().map(User::getCity).distinct().
collect(Collectors.toList());
distinctUsers.forEach(System.out::println); 
3.1.4、sorted
返回排序后的流
//4、sorted：排序，根据名字倒序
userList.stream().sorted(Comparator.comparing(User::getName).reversed())
.collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);
3.1.5、limit
会返回一个不超过给定长度的流
//5、limit：取前5条数据
userList.stream().limit(5).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);
3.1.6、skip
返回一个扔掉了前n个元素的流
//6、skip：跳过第几条取后几条
userList.stream().skip(7).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);
3.1.7、flatMap
使用flatMap方法的效果是，各个数组并不是分别映射成一个流，而是映射成流的内容。所有使用map(Arrays::stream)时生成的单个流都被合并起来，即扁平化为一个流
//7、flatMap：数据拆分一对多映射
userList.stream().flatMap(user -> Arrays.stream(user.getCity().split(",")))
.forEach(System.out::println);map：对流中每一个元素进行处理
flatMap：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
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
3.1.8、peek
对元素进行遍历处理
//8、peek：对元素进行遍历处理，每个用户ID加1输出
userList.stream().peek(user -> user.setId(user.getId()+1))
.forEach(System.out::println);3.2、终端操作符
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
一个流有且只能有一个终端操作，当这个操作执行后，流就被关闭了，无法再被操作，因此一个流只能被遍历一次，若想在遍历需要通过源数据在生成流。
终端操作的执行，才会真正开始流的遍历。如 count、collect 等
3.2.1、collect
收集器，将流转换为其他形式
//1、collect：收集器，将流转换为其他形式
Set set = userList.stream().collect(Collectors.toSet());
set.forEach(System.out::println);
System.out.println("--------------------------");
List list = userList.stream().collect(Collectors.toList());
list.forEach(System.out::println);
3.2.2、forEach
遍历流
//2、forEach：遍历流
userList.stream().forEach(user -> System.out.println(user));
userList.stream().filter(user -> "上海".equals(user.getCity()))
.forEach(System.out::println);3.2.3、findFirst
返回第一个元素
//3、findFirst：返回第一个元素
User firstUser = userList.stream().findFirst().get();
User firstUser1 = userList.stream().filter(user -> "上海".equals(user.getCity()))
.findFirst().get();
3.2.4、findAny
将返回当前流中的任意元素
//4、findAny：将返回当前流中的任意元素
User findUser = userList.stream().findAny().get();
User findUser1 = userList.stream().filter(user -> "上海".equals(user.getCity()))
.findAny().get();3.2.5、count
返回流中元素总数
//5、count：返回流中元素总数
long count = userList.stream().filter(user -> user.getAge() > 20).count();
System.out.println(count);3.2.6、sum
求和
//6、sum：求和
int sum = userList.stream().mapToInt(User::getId).sum();3.2.7、max
最大值
//7、max：最大值
int max = userList.stream().max(Comparator.comparingInt(User::getId)).get().getId();3.2.8、min
最小值
//8、min：最小值
int min = userList.stream().min(Comparator.comparingInt(User::getId)).get().getId();3.2.9、anyMatch
检查是否至少匹配一个元素，返回boolean
//9、anyMatch：检查是否至少匹配一个元素
boolean matchAny = userList.stream().anyMatch(user -> "北京".equals(user.getCity()));3.1.10、allMatch
检查是否匹配所有元素，返回boolean
//10、allMatch：检查是否匹配所有元素
boolean matchAll = userList.stream().allMatch(user -> "北京".equals(user.getCity()));3.1.11、noneMatch
检查是否没有匹配所有元素，返回boolean
//11、noneMatch：检查是否没有匹配所有元素，返回boolean
boolean nonaMatch = userList.stream().allMatch(user -> "云南".equals(user.getCity()));3.1.12、reduce
可以将流中元素反复结合起来，得到一个值
//12、reduce：将流中元素反复结合起来，得到一个值
Optional reduce = userList.stream().reduce((user, user2) -> {
return user;
});
if(reduce.isPresent()) System.out.println(reduce.get());四、Collect收集
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
4.1、toList
将用户ID存放到List集合中
List idList = userList.stream().map(User::getId).collect(Collectors.toList());
4.2、toMap
将用户ID和Name以Key-Value形式存放到Map集合中
Map userMap = userList.stream().collect(Collectors.toMap(User::getId,User::getName));
4.3、toSet
将用户所在城市存放到Set集合中
Set citySet = userList.stream().map(User::getCity).collect(Collectors.toSet());
4.4、counting
符合条件的用户总数
long count = userList.stream().filter(user -> user.getId()>1).collect(Collectors.counting());
4.5、summingInt
对结果元素即用户ID求和
Integer sumInt = userList.stream().filter(user -> user.getId()>2).collect(Collectors
.summingInt(User::getId)) ;
4.6、minBy
筛选元素中ID最小的用户
User maxId = userList.stream().collect(Collectors.minBy(Comparator.comparingInt(User::getId))).get();
4.7、joining
将用户所在城市，以指定分隔符链接成字符串
String joinCity = userList.stream().map(User::getCity).collect(Collectors.joining("||"));
4.8、groupingBy
按条件分组，以城市对用户进行分组
Map> groupCity = userList.stream().collect(Collectors
.groupingBy(User::getCity)); 4.9、orElse(null)
/**
* Return the value if present, otherwise return {@code other}.
*
* @param other the value to be returned if there is no value present, may
* be null
* @return the value, if present, otherwise {@code other}
* 返回值，如果存在，否则返回其他
*/
public T orElse(T other) {
return value != null ? value : other;
}表示如果一个都没找到返回null（orElse()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElse中设置的默认值）
4.10、orElseGet(null)
/**
* Return the value if present, otherwise invoke {@code other} and return
* the result of that invocation.
*
* @param other a {@code Supplier} whose result is returned if no value
* is present
* @return the value if present otherwise the result of {@code other.get()}
* @throws NullPointerException if value is not present and {@code other} is
* null
* 返回值如果存在，否则调用其他值并返回该调用的结果
*/
public T orElseGet(Supplier other) {
return value != null ? value : other.get();
}表示如果一个都没找到返回null（orElseGet()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElseGet中设置的默认值）
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
orElse(null)和orElseGet(null)区别：
1、当返回Optional的值是空值null时，无论orElse还是orElseGet都会执行
2、而当返回的Optional有值时，orElse会执行，而orElseGet不会执行
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Optional;
import java.util.stream.Collectors;
public class TestStream {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
//定义三个用户对象
User user1 = new User();
user1.setUserName("admin");
user1.setAge(16);
user1.setSex("男");
User user2 = new User();
user2.setUserName("root");
user2.setAge(20);
user2.setSex("女");
User user3 = new User();
user3.setUserName("admin");
user3.setAge(18);
user3.setSex("男");
User user4 = new User();
user4.setUserName("admin11");
user4.setAge(22);
user4.setSex("女");
//添加用户到集合中
list.add(user1);
list.add(user2);
list.add(user3);
list.add(user4);
/*
在集合中查询用户名包含admin的集合
*/
List userList = list.stream().filter(user -> user.getUserName().contains("admin")
&& user.getAge() <= 20).collect(Collectors.toList());
System.out.println(userList);
/*
在集合中查询出第一个用户名为admin的用户
*/
Optional user = list.stream().filter(userTemp -> "admin".equals(userTemp.getUserName())).findFirst();
System.out.println(user);
/*
orElse(null)表示如果一个都没找到返回null（orElse()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElse中设置的默认值）
orElseGet(null)表示如果一个都没找到返回null（orElseGet()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElseGet中设置的默认值）
orElse()和orElseGet()区别：在使用方法时，即使没有值 也会执行 orElse 内的方法， 而 orElseGet则不会
*/
//没值
User a = list.stream().filter(userT-> userT.getAge() == 12).findFirst().orElse(getMethod("a"));
User b = list.stream().filter(userT11-> userT11.getAge() == 12).findFirst().orElseGet(()->getMethod("b"));
//有值
User c = list.stream().filter(userT2-> userT2.getAge() == 16).findFirst().orElse(getMethod("c"));
User d = list.stream().filter(userT22-> userT22.getAge() == 16).findFirst().orElseGet(()->getMethod("d"));
System.out.println("a："+a);
System.out.println("b："+b);
System.out.println("c："+c);
System.out.println("d："+d);
}
public static User getMethod(String name){
System.out.println(name + "执行了方法");
return null;
}
} 