Java 8 Stream ：优雅地处理数据

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 2022-08-06
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原文作者：林中风语 原文地址：https://juejin.cn/post/7110800024279351327

Stream流

Stream流是什么，为什么要用它

  1. Stream是Java 8 新引入的一个包（ java.util.stream），它让我们能用声明式的方式处理数据（集合、数组等）。
  2. Stream流式处理相较于传统方法简洁高效，也便于进行并发编程。
  3. Stream

Stream是Java8的一大亮点，是对容器对象功能的增强，它专注于对容器对象进行各种非常便利、高效的 聚合操作（aggregate operation）或者大批量数据操作。Stream 使用一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。Stream API借助于同样新出现的Lambda表达式，极大的提高编程效率和程序可读性。同时，它提供串行和并行两种模式进行汇聚操作，并发模式能够充分利用多核处理器的优势，使用fork/join并行方式来拆分任务和加速处理过程。所以说，Java8中首次出现的 java.util.stream是一个函数式语言+多核时代综合影响的产物。

Stream流的基础使用

简单综合案例

问题和需求：在一个字符串集合中找出以“阿”开头的长度为3的字符串并打印

传统方法
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class Demo02NormalFilter {
      public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("阿拉贡");
        list.add("阿尔玟");
        list.add("埃尔隆德");
        list.add("凯兰崔尔");
        list.add("瑟兰督伊");
            
        List<String> zhangList = new ArrayList<>();
        for (String name : list) {
          if (name.startsWith("阿")) {
            zhangList.add(name);
          }
        }
            
        List<String> shortList = new ArrayList<>();
        for (String name : zhangList) {
          if (name.length() == 3) {
            shortList.add(name);
          }
        }
        for (String name : shortList) {
          System.out.println(name);
        }
      }
    }

这里我们可以看到传统的方法中含有三个循环，每一个作用不同：

  1. 首先筛选所有姓“阿”的人；
  2. 然后筛选名字有三个字的人；
  3. 最后进行对结果进行打印输出。 这样的处理过程代码冗长，导致代码可读性较差，效率也比较低。 而使用Stream来进行处理就能使代码优雅地多。
Stream流式处理方法
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.stream.Stream;
    
    public class Demo02NormalFilter {
      public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("阿拉贡");
        list.add("阿尔玟");
        list.add("埃尔隆德");
        list.add("凯兰崔尔");
        list.add("瑟兰督伊");
        
        list.stream()
          .filter(s ‐> s.startsWith("阿"))
          .filter(s ‐> s.length() == 3)
          .forEach(System.out::println);
      }
    }

利用Stream流中的方法再结合函数式接口和Lambda表达式，我们的代码就能变得格外简洁明了。

获取流

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<String> list = new ArrayList<>();
        Stream<String> stream1 = list.stream();
        
        Set<String> set = new HashSet<>();
        Stream<String> stream2 = set.stream();
        
        Vector<String> vector = new Vector<>();
        Stream<String> stream3 = vector.stream();
      }
    }
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流的转化需要单列数据，那么我们就先把map里面的数据变成单列的再转化为流
        Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
        Stream<String> valueStream = map.values().stream();
        Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
      }
    }
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 = { "阿拉贡", "阿尔玟", "埃尔隆德", "凯兰崔尔"，"瑟兰督伊" };
        Stream<String> stream = Stream.of(array);
      }
    }

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。接下来我会介绍两个终结方法count 和 forEach 方法。

如果想知道更多方法，建议自行参考API文档

逐一处理：forEach

虽然方法名字叫 forEach ，但是与for循环中的“for-each”语句是不一样的 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。

方法签名
    void forEach(Consumer<? super T> action);
基本使用
    import java.util.stream.Stream;
    
    public class Demo12StreamForEach {
      public static void main(String[] args) {
        Stream<String> stream = Stream.of("阿拉贡", "阿尔玟", "埃尔隆德");
        stream.forEach(name‐> System.out.println(name));
      }
    }
筛选：filter

可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。 该方法接收一个 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。

方法签名
    Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
基本使用
    import java.util.stream.Stream;
    
    public class Demo07StreamFilter {
      public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("阿拉贡", "阿尔玟", "埃尔隆德");
        Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("阿"));
      }
    }

在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件：必须以”阿“开头。

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。 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。

方法签名
    <R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);
基本使用
    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）。

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。 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）。

方法签名
    long count();
基本使用
    import java.util.stream.Stream;
    
    public class Demo09StreamCount {
      public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("阿拉贡", "阿尔玟", "埃尔隆德");
        Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("阿"));
        System.out.println(result.count()); // 2
      }
    }
取用前几个：limit

limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。 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。

方法签名
    Stream<T> limit(long maxSize);
基本使用
    import java.util.stream.Stream;
    
    public class Demo10StreamLimit {
      public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("阿拉贡", "阿尔玟", "埃尔隆德");
        Stream<String> result = original.limit(2);
        System.out.println(result.count()); // 2
      }
    }
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。 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。

方法签名
    Stream<T> skip(long n);
基本使用
    import java.util.stream.Stream;
    
    public class Demo11StreamSkip {
      public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("阿拉贡", "阿尔玟", "埃尔隆德");
        Stream<String> result = original.skip(2);
        System.out.println(result.count()); // 1
      }
    }
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 。

这是一个静态方法，与 java.lang.String 当中的 concat 方法是不同的。

方法签名
    static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T>b)
基本使用
    import java.util.stream.Stream;
    
    public class Demo12StreamConcat {
      public static void main(String[] args) {
        Stream<String> streamA = Stream.of("阿拉贡");
        Stream<String> streamB = Stream.of("阿尔玟");
        Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);
      }
    }