JAVA Lambda表达式详解
Lambda表达式
Java8新引入的语法糖 Lambda表达式*（关于lambda表达式是否属于语法糖存在很多争议，有人说他并不是语法糖，这里我们不纠结于字面表述）*。Lambda表达式是一种用于取代匿名类，把函数行为表述为函数式编程风格的一种匿名函数，这里再重申一下：Lambda表达式的执行结果是函数式接口的一个匿名对象（Lambda表达式的基本语法在初级课程已经讲过，在此不做赘述）。
1. 示例代码
需求：遍历List集合
1.1. 使用Lambda表达式
public class LambdaTest {
public static void main(String... args) {
List<String> strList = Arrays.asList("一", "二", "三");
strList.forEach(s -> {
System.out.println(s);
});
}
}
1.2. 使用匿名内部类
那么，我们可以使用匿名内部类的形式来实现上述lambda表达式的功能，以下代码的功能一致的：
public class LambdaTest2 {
public static void main(String... args) {
List<String> strList = Arrays.asList("马", "士", "兵");
//通过匿名内部类来代替lambda表达式
strList.forEach(new Consumer<String>() {
@Override
public void accept(String s) {
System.out.println(s);
}
});
}
}
2. 示例代码分析
forEach()是Iterable接口的一个默认方法，它需要一个Consumer类型的参数，方法体中是一个for循环，对迭代器的每一个对象进行遍历，处理方法就是调用参数对象的accept()方法：
default void forEach(Consumer<? super T> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}
继续查看Consumer的accept(T)方法，可以看到Consumer是一个函数式接口（只有一个抽象方法的接口，java8中称之为函数式接口），只有一个抽象方法accept(T)。
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
/**
* Performs this operation on the given argument.
*
* @param t the input argument
*/
void accept(T t);
// ...
}
我们对照一下示例代码：
strList.forEach(s -> {System.out.println(s);});
可以大胆的猜测，Lambda表达式
s -> {System.out.println(s);}相当于是实现了Consumer接口的一个匿名（内部类）对象，
而大括号里面的内容：System.out.println(s);相当于重写了accept()的方法体。
当然，事情远远没有这么简单（想要直接看结论的童鞋请跳转本节最后）。
3. 反编译lambda表达式代码
对包含lambda表达式的class文件进行反编译时需要注意：
jad系列的反编译工具不支持jdk1.8，所以这里使用CFR进行反编译。
cfr下载地址:http://www.benf.org/other/cfr/
语法：
java -jar cfr-0.145.jar LambdaTest.class --decodelambdas false
反编译后可以得到：
import java.io.PrintStream;
import java.lang.invoke.LambdaMetafactory;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Consumer;
public class LambdaTest {
public static void main(String ... args) {
List<String> strList = Arrays.asList("1", "2", "3");
strList.forEach((Consumer<String>)LambdaMetafactory.metafactory(null, null, null, (Ljava/lang/Object;)V, lambda$main$0(java.lang.String ), (Ljava/lang/String;)V)());
}
private static /* synthetic */ void lambda$main$0(String s) {
System.out.println(s);
}
}
可以看到，在forEach()方法中，其实是调用了java.lang.invoke.LambdaMetafactory#metafactory()方法，该方法的第5个参数implMethod指定了方法实现。可以看到这里其实是调用lambda$main$0()方法进行输出。跟踪metafactory()方法（参数较多，可以跳过）：
public static CallSite metafactory(
// 调用者（LambdaTest）可访问权限的上下文对象，JVM自动填充
MethodHandles.Lookup caller,
// 要执行的方法名，即Consumer.accept()，JVM自动填充
String invokedName,
// 调用点预期的签名（包含目标方法参数类型String和Lambda返回类型Consumer），JVM自动填充
MethodType invokedType,
// 函数式接口抽象方法的签名， (Object)void，泛型String被擦出，所以是Object
MethodType samMethodType,
// 直接方法句柄，真正被调用的方法，即lambda$main$0，签名为MethodHandle(String)void
MethodHandle implMethod,
// 实例化的方法签名，即调用时动态执行的方法签名，
// 可能与samMethodType相同，也可能包含了泛型的具体类型，比如(String)void
MethodType instantiatedMethodType) throws LambdaConversionException {
AbstractValidatingLambdaMetafactory mf;
mf = new InnerClassLambdaMetafactory(caller, invokedType,
invokedName, samMethodType,
implMethod, instantiatedMethodType,
false, EMPTY_CLASS_ARRAY, EMPTY_MT_ARRAY);
mf.validateMetafactoryArgs();
return mf.buildCallSite();
}
其中new InnerClassLambdaMetafactory看起来是创建了一个Lambda相关的内部类，继续跟踪下去：
public InnerClassLambdaMetafactory(...)
throws LambdaConversionException {
//....
lambdaClassName = targetClass.getName().replace('.', '/') + "$$Lambda$" + counter.incrementAndGet();
cw = new ClassWriter(ClassWriter.COMPUTE_MAXS);
//....
}
（省略了一部分代码。）
一看到lambdaClassName这样的变量名就知道它代表的什么意思——Lambda表达式对应的类名，而ClassWriter对象cw，暴露了Lambda表达式的底层实现机制：ASM技术（Assembly，Java字节码操作和分析框架，用于在程序运行时动态生成和操作字节码文件）。在这个构造方法里，初始化了大量的ASM技术需要的成员变量，为后续生成字节码的相关操作完成了一系列的初始化动作。现在大致可以猜测：Lambda表达式底层是通过一个内部类来实现的，这个类由ASM技术在程序运行时动态生成，它实现了函数式接口（例如Consumer等），并重写了对应的抽象方法（如accept）。
4. 验证猜想
回到metafactory()方法中，跟踪方法结尾的返回语句mf.buildCallSite();——创建调用点，这才是重点：
/**
* Build the CallSite. Generate a class file which implements the functional
* interface, define the class, if ...
* 创建调用点。定义一个实现了函数式接口的类并生成它的类文件，
* @return a CallSite, which, when invoked, will return an instance of the
* functional interface
* 返回一个调用点，当它执行的时候，将会返回一个函数式接口（Consumer）的实例
*/
@Override
CallSite buildCallSite() throws LambdaConversionException {
final Class<?> innerClass = spinInnerClass();
// 省略部分代码...
try {
Object inst = ctrs[0].newInstance();
return new ConstantCallSite(MethodHandles.constant(samBase, inst));
}
// ...
}
方法的注释非常清晰的告诉我们，这个方法在运行期会返回一个函数式接口的实例，也就是Consumer接口的匿名对象。
方法体的第一行spinInnerClass()，就使用ASM技术生成了一个Class文件，然后使用sun.misc.Unsafe将该类加载到JVM（创建并返回该类的Class对象）：
private final ClassWriter cw; // ASM class writer
/**
* Generate a class file which implements the functional
* interface, define and return the class.
* 生成一个实现函数式接口的类文件，定义并返回该类的Class实例
* @return a Class which implements the functional interface
* 返回一个实现函数式接口的Class实例
*/
private Class<?> spinInnerClass() throws LambdaConversionException {
// ....
// ClassWriter通过visit方法动态构造类的字节码
cw.visit(, , lambdaClassName, null, , interfaces); // 生成接口字节码
// ...
for ( ; ; ) {
cw.visitField( , , , null, null); // 生成域的字节码
}
generateConstructor(); // 生成构造器字节码
// ...
cw.visitMethod( , , , null, null); // 生成普通方法字节码
// ...
cw.visitEnd(); // end
// Define the generated class in this VM.
final byte[] classBytes = cw.toByteArray();
// If requested, dump out to a file for debugging purposes
if (dumper != null) { // 转储对象
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction<Void>() {
@Override
public Void run() {
dumper.dumpClass(lambdaClassName, classBytes);
return null;
}
}, null,
new FilePermission("<>" , "read, write"),
// createDirectories may need it
new PropertyPermission("user.dir", "read"));
}
// 使用Unsafe对象定义并返回该内部类字节码文件对象（Class）
return UNSAFE.defineAnonymousClass(targetClass, classBytes, null);
}
这个方法的后半部分，if (dumper != null) 代码块给我们提供了将该内部类转储到本地磁盘用以调试的可能，在LambdaTest的main方法里里添加一行代码，将Lambda表达式对应的内部类转储到指定目录（IDEA）：
System.setProperty("jdk.internal.lambda.dumpProxyClasses", "out/production/");
程序运行之后，会将Lambda表达式对应的内部类文件生成出来com.boxuegu.intermediate.language.sugar.lambda.LambdaTest$$Lambda$1：
反编译这个类，代码如下：
import java.lang.invoke.LambdaForm;
import java.util.function.Consumer;
final class LambdaTest$$Lambda$1
implements Consumer { // 实现函数式接口
private LambdaTest$$Lambda$1() {
}
@LambdaForm.Hidden
public void accept(Object object) { // 重写抽象方法
LambdaTest.lambda$main$0((String)object);
}
}
Bingo！
现在我们初步得到了一些结论：
- Lambda表达式底层是用内部类来实现的
- 该内部类实现了*某个（根据Lambda所属的代码指定）*函数式接口，并重写了该接口的抽象方法
- 该内部类是在程序运行时使用ASM技术动态生成的，所以编译期没有对应的.class文件，但是我们可以通过设置系统属性将该内部类文件转储出来
5. Lambda表达式编译和运行过程
至此，我们只窥视了Lambda表达式底层实现的冰山一角。接下来会有一堆概念和过程，慎入！
- Java7在JSR（Java Specification Requests，Java 规范提案） 292中增加了对动态类型语言的支持，使得Java也可以像C语言那样将方法作为参数传递，其实现在
java.lang.invoke包中。它的核心就是invokedynamic指令，为后面函数式编程和响应式编程提供了前置支持。 invokedynamic指令对应的执行方法会关联到一个动态调用点对象（java.lang.invoke.CallSite），一个调用点（call site）是一个方法句柄（method handle，调用点的目标）的持有者，这个调用点对象会指向一个具体的引导方法（bootstrap method，比如metafactory()），引导方法成功调用之后，调用点的目标将会与它持有的方法句柄的引用永久绑定，最终得到一个实现了函数式接口（比如Consumer）的对象。- Lambda表达式在编译期进行脱糖（desugar），它的主体部分会被转换成一个脱糖方法（desugared method，即
lambda$main$0），这是一个合成方法，如果Lambda没有用到外部变量，则是一个私有的静态方法，否则将是个私有的实例方法——synthetic 表示不在源码中显示，并在Lambda所属的方法（比如main方法）中生成invokedynamic指令。 - 进入运行期，
invokedynamic指令会调用引导方法metafactory()初始化ASM生成内部类所需的各项属性，然后由spinInnerClass()方法组装内部类并用Unsafe加载到JVM，通过构造方法实例化内部类的实例（Lambda的实现内部类的构造是私有的，需要手动设置可访问属性为true），最后绑定到方法句柄，完成调用点的创建。 - 你可以把调用点看成是函数式接口（例如Consumer等）的匿名对象，当然，内部类是确实存在的——比如
final class LambdaTest$$Lambda$1 implements Consumer。值得注意的是，内部类的实现方法里并没有Lambda表达式的任何操作，它不过是调用了脱糖后定义在调用点目标类（targetClass，即LambdaTest类）中的合成方法（即lambda$main$0）而已，这样做使得内部类的代码量尽可能的减少，降低内存占用，对效率的提升更加稳定和可控。
6. Lambda表达式的语法糖结论
Lambda表达式在编译期脱去糖衣语法，生成了一个“合成方法”，在运行期，invokedynamic指令通过引导方法创建调用点，过程中生成一个实现了函数式接口的内部类并返回它的对象，最终通过调用点所持有的方法句柄完成对合成方法的调用，实现具体的功能。
Lambda表达式是一个语法糖，但远远不止是一个语法糖。
方法引用
在使用Lambda表达式的时候，我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案：拿什么参数做什么操作。那么考虑一种情况：如果我们在Lambda中所指定的操作方案，已经有地方存在相同方案，那是否还有必要再写重复逻辑？
1.冗余的Lambda场景
来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式：
@FunctionalInterface
public interface Printable{
voidprint(Stringstr);
}
在Printable接口当中唯一的抽象方法print接收一个字符串参数，目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda来使用它的代码很简单：
public class Demo01PrintSimple {
private static void printString(Printable data) {
data.print("Hello, World!");
}
public static void main(String[] args) {
printString(s ‐> System.out.println(s));
}
}
其中 printString 方法只管调用 Printable 接口的 print 方法，而并不管 print 方法的具体实现逻辑会将字符串打印到什么地方去。而 main 方法通过Lambda表达式指定了函数式接口 Printable 的具体操作方案为：拿到String（类型可推导，所以可省略）数据后，在控制台中输出它。
2. 问题分析
这段代码的问题在于，对字符串进行控制台打印输出的操作方案，明明已经有了现成的实现，那就是 System.out对象中的 println(String) 方法。既然Lambda希望做的事情就是调用 println(String) 方法，那何必自己手动调用呢？
3. 用方法引用改进代码
能否省去Lambda的语法格式（尽管它已经相当简洁）呢？只要“引用”过去就好了：
public class Demo02PrintRef {
private static void printString(Printable data) {
data.print("Hello, World!");
}
public static void main(String[] args) {
printString(System.out::println);
}
}
请注意其中的双冒号 :: 写法，这被称为“方法引用”，而双冒号是一种新的语法。
4. 方法引用符
双冒号 :: 为引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中，那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。
语义分析
例如上例中， System.out 对象中有一个重载的 println(String) 方法恰好就是我们所需要的。那么对于
printString 方法的函数式接口参数，对比下面两种写法，完全等效：
- Lambda表达式写法：
s -> System.out.println(s); - 方法引用写法：
System.out::println
第一种语义是指：拿到参数之后经Lambda之手，继而传递给 System.out.println 方法去处理。
第二种等效写法的语义是指：直接让 System.out 中的 println 方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一样，而第二种方法引用的写法复用了已有方案，更加简洁。
注:Lambda 中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常
推导与省略
如果使用Lambda，那么根据“可推导就是可省略”的原则，无需指定参数类型，也无需指定的重载形式——它们都
将被自动推导。而如果使用方法引用，也是同样可以根据上下文进行推导。
函数式接口是Lambda的基础，而方法引用是Lambda的孪生兄弟。
下面这段代码将会调用 println 方法的不同重载形式，将函数式接口改为int类型的参数：
@FunctionalInterface
public interface PrintableInteger {
void print(int str);
}
由于上下文变了之后可以自动推导出唯一对应的匹配重载，所以方法引用没有任何变化：
public class Demo03PrintOverload {
private static void printInteger(PrintableInteger data) {
data.print(1024);
}
public static void main(String[] args) {
printInteger(System.out::println);
}
}
这次方法引用将会自动匹配到 println(int) 的重载形式。
5. 通过对象名引用成员方法
这是最常见的一种用法，与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法：
public class MethodRefObject {
public void printUpperCase(String str) {
System.out.println(str.toUpperCase());
}
}
函数式接口仍然定义为：
@FunctionalInterface
public interface Printable {
void print(String str);
}
那么当需要使用这个 printUpperCase 成员方法来替代 Printable 接口的Lambda的时候，已经具有了
MethodRefObject 类的对象实例，则可以通过对象名引用成员方法，代码为：
public class Demo04MethodRef {
private static void printString(Printable lambda) {
lambda.print("Hello");
}
public static void main(String[] args) {
MethodRefObject obj = new MethodRefObject();
printString(obj::printUpperCase);
}
}
6. 通过类名称引用静态方法
由于在 java.lang.Math 类中已经存在了静态方法 abs ，所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时，有两种写法。首先是函数式接口：
@FunctionalInterface
public interface Calcable {
int calc(int num);
}
第一种写法是使用Lambda表达式：
public class Demo05Lambda {
private static void method(int num, Calcable lambda) {
System.out.println(lambda.calc(num));
}
public static void main(String[] args) {
method(‐10, n ‐> Math.abs(n));
}
}
但是使用方法引用的更好写法是：
public class Demo06MethodRef {
private static void method(int num, Calcable lambda) {
System.out.println(lambda.calc(num));
}
public static void main(String[] args) {
method(‐10, Math::abs);
}
}
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
- Lambda表达式：
n -> Math.abs(n) - 方法引用：
Math::abs
7. 通过super引用成员方法
如果存在继承关系，当Lambda中需要出现super调用时，也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口：
@FunctionalInterface
public interface Greetable {
void greet();
}
然后是父类 Human 的内容：
public class Human {
public void sayHello() {
System.out.println("Hello!");
}
}
最后是子类 Man 的内容，其中使用了Lambda的写法：
public class Man extends Human {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("大家好,我是Man!");
}
// 定义方法method,参数传递Greetable接口
public void method(Greetable g){
g.greet();
}
public void show(){
// 调用method方法,使用Lambda表达式
method(()‐>{
// 创建Human对象,调用sayHello方法
new Human().sayHello();
});
// 简化Lambda
method(()‐>new Human().sayHello());
// 使用super关键字代替父类对象
method(()‐>super.sayHello());
}
}
但是如果使用方法引用来调用父类中的 sayHello 方法会更好，例如另一个子类 Woman ：
public class Man extends Human {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("大家好,我是Man!");
}
// 定义方法method,参数传递Greetable接口
public void method(Greetable g){
g.greet();
}
public void show(){
method(super::sayHello);
}
}
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
- Lambda表达式：
() -> super.sayHello() - 方法引用：
super::sayHello
8. 通过this引用成员方法
this代表当前对象，如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法，那么可以使用 this::成员方法 的格式来使用方法引用。首先是简单的函数式接口：
@FunctionalInterface
public interface Richable {
void buy();
}
下面是一个丈夫 Husband 类：
public class Husband {
private void marry(Richable lambda) {
lambda.buy();
}
public void beHappy() {
marry(() ‐> System.out.println("买套房子"));
}
}
开心方法 beHappy 调用了结婚方法 marry ，后者的参数为函数式接口 Richable ，所以需要一个Lambda表达式。但是如果这个Lambda表达式的内容已经在本类当中存在了，则可以对 Husband 丈夫类进行修改：
public class Husband {
private void buyHouse() {
System.out.println("买套房子");
}
private void marry(Richable lambda) {
lambda.buy();
}
public void beHappy() {
marry(() ‐> this.buyHouse());
}
}
如果希望取消掉Lambda表达式，用方法引用进行替换，则更好的写法为：
public class Husband {
private void buyHouse() {
System.out.println("买套房子");
}
private void marry(Richable lambda) {
lambda.buy();
}
public void beHappy() {
marry(this::buyHouse);
}
}
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
- Lambda表达式：
() -> this.buyHouse() - 方法引用：
this::buyHouse
9. 类的构造器引用
由于构造器的名称与类名完全一样，并不固定。所以构造器引用使用 类名称::new 的格式表示。首先是一个简单
的 Person 类：
public class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
然后是用来创建 Person 对象的函数式接口：
public interface PersonBuilder {
Person buildPerson(String name);
}
要使用这个函数式接口，可以通过Lambda表达式：
public class Demo09Lambda {
public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
}
public static void main(String[] args) {
printName("赵丽颖", name ‐> new Person(name));
}
}
但是通过构造器引用，有更好的写法：
public class Demo10ConstructorRef {
public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
}
public static void main(String[] args) {
printName("赵丽颖", Person::new);
}
}
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
- Lambda表达式：
name -> new Person(name) - 方法引用：
Person::new
10. 数组的构造器引用
数组也是 Object 的子类对象，所以同样具有构造器，只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时，
需要一个函数式接口：
@FunctionalInterface
public interface ArrayBuilder {
int[] buildArray(int length);
}
在应用该接口的时候，可以通过Lambda表达式：
public class Demo11ArrayInitRef {
private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
return builder.buildArray(length);
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = initArray(10, length ‐> new int[length]);
}
}
但是更好的写法是使用数组的构造器引用：
public class Demo12ArrayInitRef {
private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
return builder.buildArray(length);
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = initArray(10, int[]::new);
}
}
在这个例子中，下面两种写法是等效的：
Lambda表达式： length -> new int[length]
方法引用： int[]::new
Stream流
1.引言
说到Stream便容易想到I/O Stream，而实际上，谁规定“流”就一定是“IO流”呢？在Java 8中，得益于Lambda所带来的函数式编程，引入了一个全新的Stream概念，用于解决已有集合类库既有的弊端。
传统集合的多步遍历代码几乎所有的集合（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。例如：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo01ForEach {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
for (String name : list) {
System.out.println(name);
}
}
}
这是一段非常简单的集合遍历操作：对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。
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：
- 将集合A根据条件一过滤为子集B；
- 然后再根据条件二过滤为子集C。
那怎么办？在Java 8之前的做法可能为：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo02NormalFilter {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
List zhangList = new ArrayList<>();
for (String name : list) {
if (name.startsWith("张")) {
zhangList.add(name);
}
}
List shortList = new ArrayList<>();
for (String name : zhangList) {
if (name.length() == 3) {
shortList.add(name);
}
}
for (String name : shortList) {
System.out.println(name);
}
}
}
这段代码中含有三个循环，每一个作用不同：
- 首先筛选所有姓张的人；
- 然后筛选名字有三个字的人；
- 最后进行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。这是理所当然的么？**不是。**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？
Stream的更优写法
下面来看一下借助Java 8的Stream API，什么才叫优雅：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo03StreamFilter {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
list.stream()
.filter(s ‐> s.startsWith("张"))
.filter(s ‐> s.length() == 3)
.forEach(System.out::println);
}
}
直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。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，我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。
2.流式思想概述
注意：请暂时忘记对传统IO流的固有印象！
**整体来看，流式思想类似于工厂车间的“**生产流水线”。
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。这是一种集合元素的处理方案，而方案就是一种“函数模型”。
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。而这得益于Lambda的延迟执行特性。
备注：“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型，它并不是集合，也不是数据结构，其本身并不存储任何元素（或其地址值）。
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。
和以前的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。
3.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
首先， 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。
import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo04GetStream {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
// ...
Stream stream1 = list.stream();
Set set = new HashSet<>();
// ...
Stream stream2 = set.stream();
Vector vector = new Vector<>();
// ...
Stream stream3 = vector.stream();
}
}
2.根据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：
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo05GetStream {
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.根据数组获取流
如果使用的不是集合或映射而是数组，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 ，使用很简单：
import java.util.stream.Stream;
public class Demo06GetStream {
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
Stream<String> stream = Stream.of(array);
}
}
备注： of 方法的参数其实是一个可变参数，所以支持数组。
4.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。
备注：本小节之外的更多方法，请自行参考API文档。
1.逐一处理：forEach
虽然方法名字叫 forEach ，但是与for循环中的“for-each”昵称不同。
void forEach(Consumer<? super T> action);
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。
复习Consumer接口
java.util.function.Consumer<T>接口是一个消费型接口。
Consumer接口中包含抽象方法void accept(T t)，意为消费一个指定泛型的数据。
基本使用：
import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamForEach {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
stream.forEach(name‐> System.out.println(name));
}
}
2.过滤：filter
可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。方法签名：
Stream<T> filter(Predicate<? super T> 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。
复习Predicate接口
此前我们已经学习过 java.util.stream.Predicate 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：
boolean test(T t);
该方法将会产生一个boolean值结果，代表指定的条件是否满足。如果结果为true，那么Stream流的 filter 方法将会留用元素；如果结果为false，那么 filter 方法将会舍弃元素。
基本使用
Stream流中的 filter 方法基本使用的代码如：
import java.util.stream.Stream;
public class Demo07StreamFilter {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
}
}
在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件：必须姓张。
3.映射：map
如果需要将流中的元素映射到另一个流中，可以使用 map 方法。方法签名：
<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> 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。
复习Function接口
此前我们已经学习过 java.util.stream.Function 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：
R apply(T t);
这可以将一种T类型转换成为R类型，而这种转换的动作，就称为“映射”。
基本使用
Stream流中的 map 方法基本使用的代码如：
import java.util.stream.Stream;
public class Demo08StreamMap {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("10", "12", "18");
Stream<Integer> result = original.map(str‐>Integer.parseInt(str));
}
}
这段代码中， map 方法的参数通过方法引用，将字符串类型转换成为了int类型（并自动装箱为 Integer 类对象）。
4.统计个数：count
正如旧集合 Collection 当中的 size 方法一样，流提供 count 方法来数一数其中的元素个数：
long count();
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）。基本使用：
import java.util.stream.Stream;
public class Demo09StreamCount {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
System.out.println(result.count()); // 2
}
}
5.取用前几个：limit
limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。方法签名：
Stream<T> limit(long maxSize);
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。基本使用：
import java.util.stream.Stream;
public class Demo10StreamLimit {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.limit(2);
System.out.println(result.count()); // 2
}
}
6.跳过前几个：skip
如果希望跳过前几个元素，可以使用 skip 方法获取一个截取之后的新流：
Stream<T> skip(long n);
如果流的当前长度大于n，则跳过前n个；否则将会得到一个长度为0的空流。基本使用：
import java.util.stream.Stream;
public class Demo11StreamSkip {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.skip(2);
System.out.println(result.count()); // 1
}
}
7.组合：concat
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 ：
static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)
备注：这是一个静态方法，与 java.lang.String 当中的 concat 方法是不同的。
该方法的基本使用代码如：
import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamConcat {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> streamA = Stream.of("张无忌");
Stream<String> streamB = Stream.of("张翠山");
Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);
}
}