深入理解Java8新特性之Stream API的創(chuàng)建方式和中間操作步驟

更新時(shí)間：2021年11月11日 09:29:53 作者：張起靈-小哥

Stream是Java8的一大亮點(diǎn)，是對(duì)容器對(duì)象功能的增強(qiáng)，它專(zhuān)注于對(duì)容器對(duì)象進(jìn)行各種非常便利、高效的聚合操作（aggregate operation）或者大批量數(shù)據(jù)操作。Stream API借助于同樣新出現(xiàn)的Lambda表達(dá)式，極大的提高編程效率和程序可讀性，感興趣的朋友快來(lái)看看吧

1.什么是StreamAPI？

Java8中有兩大最為重要的改變。第一個(gè)是 Lambda 表達(dá)式；另外一個(gè)則是 m Stream API (java.util.stream.*) 。

Stream 是 Java8 中處理集合的關(guān)鍵抽象概念，它可以指定你希望對(duì)集合進(jìn)行的操作，可以執(zhí)行非常復(fù)雜的查找、過(guò)濾和映射數(shù)據(jù)等操作。

使用Stream API 對(duì)集合數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，就類(lèi)似于使用 SQL 執(zhí)行的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)。也可以使用 Stream API 來(lái)并行執(zhí)行操作。簡(jiǎn)而言之，Stream API 提供了一種高效且易于使用的處理數(shù)據(jù)的方式。

流 (Stream) 到底是什么呢？

是數(shù)據(jù)渠道，用于操作數(shù)據(jù)源（集合、數(shù)組等）所生成的元素序列?！?集合講的是數(shù)據(jù) ，流講的是計(jì)算！”

注意：

Stream 自己不會(huì)存儲(chǔ)元素。
Stream 不會(huì)改變?cè)磳?duì)象。相反，他們會(huì)返回一個(gè)持有結(jié)果的新Stream。
Stream 操作是延遲執(zhí)行的。這意味著他們會(huì)等到需要結(jié)果的時(shí)候才執(zhí)行。

2.Stream API操作的三個(gè)步驟

創(chuàng)建Stream：一個(gè)數(shù)據(jù)源（如：集合、數(shù)組），獲取一個(gè)流。
中間操作：一個(gè)中間操作鏈，對(duì)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
終止操作( ( 終端操作) )：一個(gè)終止操作，執(zhí)行中間操作鏈，并產(chǎn)生結(jié)果。

2.1 創(chuàng)建Stream

在Java8 中， Collection 接口被擴(kuò)展，提供了兩個(gè)獲取流的方法：

default Stream<E> stream() : 返回一個(gè)順序流
default Stream<E> parallelStream() : 返回一個(gè)并行流

Java8 中的 Arrays 的靜態(tài)方法 stream() 可以獲取數(shù)組流：

static <T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一個(gè)流重載形式，能夠處理對(duì)應(yīng)基本類(lèi)型的數(shù)組：
public static IntStream stream(int[] array)
public static LongStream stream(long[] array)
public static DoubleStream stream(double[] array)

可以使用靜態(tài)方法 Stream.of()，通過(guò)顯示值創(chuàng)建一個(gè)流。它可以接收任意數(shù)量的參數(shù)。

public static<T> Stream<T> of(T... values) : 返回一個(gè)流

可以使用靜態(tài)方法 Stream.iterate() 和 Stream.generate()，創(chuàng)建無(wú)限流。

迭代 public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)
生成 public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)

    //創(chuàng)建Stream
    @Test
    public void test1() {
        //1.Collection 提供了兩個(gè)方法  stream() 與 parallelStream()
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Stream<String> stream1 = list.stream();
 
        //2. 通過(guò) Arrays 中的 stream() 獲取一個(gè)數(shù)組流
        String[] strings = new String[10];
        Stream<String> stream2 = Arrays.stream(strings);
 
        //3. 通過(guò) Stream 類(lèi)中靜態(tài)方法 of()
        Stream<String> stream3 = Stream.of("abc","666","???");
 
        //4. 創(chuàng)建無(wú)限流
        //迭代
        Stream<Integer> stream4 = Stream.iterate(0, (x) -> x + 2);
        stream4.limit(5).forEach(System.out::println);
 
        //生成
        Stream.generate(() -> Math.random())
                .limit(5)
                .forEach(System.out::println);
    }

2.2 中間操作

多個(gè) 中間操作可以連接起來(lái)形成一個(gè) 流水線(xiàn)，除非流水線(xiàn)上觸發(fā)終止操作，否則中間操作不會(huì)執(zhí)行任何的處理！

而在終止操作時(shí)一次性全部處理，稱(chēng) 為 “ 惰性求值 ”。常用的中間操作大體上可以分為三類(lèi)：①篩選與切片；②映射；③排序

2.2.1 中間操作之篩選與切片

下面通過(guò)一些代碼案例來(lái)應(yīng)用一下。首先，我們準(zhǔn)備一個(gè)Employee類(lèi)，以及一個(gè)List集合。

package com.szh.java8;
 
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;
 
/**
 *
 */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class Employee {
 
    private Integer id;
    private String name;
    private Integer age;
    private Double salary;
 
    public Employee(Integer id) {
        this.id = id;
    }
 
    public Employee(Integer id,String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
 
}

List<Employee> employees = Arrays.asList(
        new Employee(1001,"張三",26,6666.66),
        new Employee(1002,"李四",50,1111.11),
        new Employee(1003,"王五",18,9999.99),
        new Employee(1004,"趙六",35,8888.88),
        new Employee(1005,"田七",44,3333.33),
        new Employee(1005,"田七",44,3333.33),
        new Employee(1005,"田七",44,3333.33)
);

篩選年齡小于35歲的員工信息。這里每次都是先 println 打印結(jié)果，然后進(jìn)行比較，滿(mǎn)足則輸出。

    //內(nèi)部迭代，在 Stream API 內(nèi)部完成
    @Test
    public void test2() {
        //所有的中間操作不會(huì)做任何的處理
        Stream<Employee> stream = employees.stream()
                                    .filter((e) -> {
                                        System.out.println("測(cè)試中間操作");
                                        return e.getAge() <= 35;
                                    });
        //只有當(dāng)做終止操作時(shí)，所有的中間操作會(huì)一次性的全部執(zhí)行，稱(chēng)為“惰性求值”
        stream.forEach(System.out::println);
    }

篩選薪資大于5000的員工信息，但是只保留前兩條。

    @Test
    public void test3() {
        employees.stream()
                .filter((e) -> {
                    System.out.println("短路....");
                    return e.getSalary() > 5000;
                })
                .limit(2)
                .forEach(System.out::println);
    }

篩選薪資大于5000的員工信息，但是扔掉前兩條。

    @Test
    public void test4() {
        employees.stream()
                .filter((e) -> e.getSalary() > 5000)
                .skip(2)
                .forEach(System.out::println);
    }

對(duì)集合中的所有員工信息做去重處理。

    @Test
    public void test5() {
        employees.stream()
                .distinct()
                .forEach(System.out::println);
    }

2.2.2 中間操作之映射

這里仍然是借助上面案例中的Employee類(lèi)、List集合完成。

首先對(duì)自定義的List集合中的所有字符串進(jìn)行大寫(xiě)轉(zhuǎn)換，同時(shí)對(duì)員工集合進(jìn)行 name 字段的映射處理。

    @Test
    public void test1() {
        List<String> list = Arrays.asList("aaa","bbb","ccc","ddd","eee");
        list.stream()
            .map((str) -> str.toUpperCase())
            .forEach(System.out::println);
 
        System.out.println("--------------------------------------");
 
        employees.stream()
                .map(Employee::getName)
                .forEach(System.out::println);
    }

對(duì)List集合中的每個(gè)字符串中的每個(gè)字符進(jìn)行遍歷輸出。（①使用map；②使用flatMap）

這兩種方式主要區(qū)別就在獲取到Stream流之后，流中的泛型不一樣了。

我們使用map了話(huà)，它會(huì)將strList集合中元素以 "aaa"、"bbb"、"ccc" 這樣的形式返回，此時(shí)Stream流的泛型就仍然是一個(gè)Stream流（在這個(gè)Stream流中才是我們想要的數(shù)據(jù)），也就是我們第一次對(duì)stream流進(jìn)行遍歷之后，拿到的是一個(gè)又一個(gè)的Character字符數(shù)組，然后還需要再對(duì)這個(gè)字符數(shù)組進(jìn)行二次遍歷（也就是代碼上半部分中那兩個(gè) forEach）。

如果我們使用flatMap了話(huà)，它會(huì)將strList集合中元素以 "a'、"b"、"c"、"d" 這樣的形式返回，所以此時(shí)Stream流的泛型就只是一個(gè)Character字符數(shù)組，那么一次遍歷就可以取出數(shù)據(jù)了（也就是代碼下半部分的那個(gè)forEach）。

    @Test
    public void test2() {
        List<String> strList = Arrays.asList("aaa","bbb","ccc","ddd","eee");
 
        Stream<Stream<Character>> stream1 = strList.stream()
                .map(MyTest6::filterCharacter);
        stream1.forEach((sm) -> {
            sm.forEach(System.out::println);
        });
 
        System.out.println("----------------------------------------");
 
        Stream<Character> stream2 = strList.stream()
                .flatMap(MyTest6::filterCharacter);
        stream2.forEach(System.out::println);
    }
 
    private static Stream<Character> filterCharacter(String str) {
        List<Character> list = new ArrayList<>();
 
        for (Character character : str.toCharArray()) {
            list.add(character);
        }
 
        return list.stream();
    }

2.2.3 中間操作之排序

對(duì)List集合中的字符串進(jìn)行自然排序。對(duì)員工集合中的員工信息進(jìn)行定制化排序（先按照年齡排序，年齡一樣再按照姓名排序）。

    @Test
    public void test3() {
        List<String> strList = Arrays.asList("ccc","aaa","bbb","eee","ddd");
        strList.stream()
                .sorted()
                .forEach(System.out::println);
 
        System.out.println("----------------------------------------");
 
        employees.stream()
                .sorted((e1,e2) -> {
                    if (e1.getAge().equals(e2.getAge())) {
                        return e1.getName().compareTo(e2.getName());
                    } else {
                        return e1.getAge().compareTo(e2.getAge());
                    }
                })
                .forEach(System.out::println);
    }