Java8新特性:强大的Stream API

2023-12-14 11:03:35

5.1 说明

  • Java8中有两大最为重要的改变。第一个是 Lambda 表达式;另外一个则是 Stream API。
  • Stream API ( java.util.stream) 把真正的函数式编程风格引入到Java中。这是目前为止对Java类库最好的补充,因为Stream API可以极大提供Java程序员的生产力,让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。
  • Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念,它可以指定你希望对集合进行的操作,可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。 **使用Stream API 对集合数据进行操作,就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。**也可以使用 Stream API 来并行执行操作。简言之,Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

5.2 为什么要使用Stream API

实际开发中,项目中多数数据源都来自于MySQL、Oracle等。但现在数据源可以更多了,有MongDB,Radis等,而这些NoSQL的数据就需要Java层面去处理。

5.3 什么是Stream

Stream 是数据渠道,用于操作数据源(集合、数组等)所生成的元素序列。

Stream 和 Collection 集合的区别:**Collection 是一种静态的内存数据结构,讲的是数据,而 Stream 是有关计算的,讲的是计算。**前者是主要面向内存,存储在内存中,后者主要是面向 CPU,通过 CPU 实现计算。

注意:

①Stream 自己不会存储元素。

②Stream 不会改变源对象。相反,他们会返回一个持有结果的新Stream。

③Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。即一旦执行终止操作,就执行中间操作链,并产生结果。

④ Stream一旦执行了终止操作,就不能再调用其它中间操作或终止操作了。

5.4 Stream的操作三个步骤

1- 创建 Stream
一个数据源(如:集合、数组),获取一个流

2- 中间操作
每次处理都会返回一个持有结果的新Stream,即中间操作的方法返回值仍然是Stream类型的对象。因此中间操作可以是个操作链,可对数据源的数据进行n次处理,但是在终结操作前,并不会真正执行。

3- 终止操作(终端操作)
终止操作的方法返回值类型就不再是Stream了,因此一旦执行终止操作,就结束整个Stream操作了。一旦执行终止操作,就执行中间操作链,最终产生结果并结束Stream。

image-20220514180803311
5.4.1 创建Stream实例

方式一:通过集合

Java8 中的 Collection 接口被扩展,提供了两个获取流的方法:

  • default Stream stream() : 返回一个顺序流

  • default Stream parallelStream() : 返回一个并行流

@Test
public void test01(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5);

    //JDK1.8中,Collection系列集合增加了方法
    Stream<Integer> stream = list.stream();
}

方式二:通过数组

Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流:

  • static Stream stream(T[] array): 返回一个流
  • public static IntStream stream(int[] array)
  • public static LongStream stream(long[] array)
  • public static DoubleStream stream(double[] array)
@Test
public void test02(){
    String[] arr = {"hello","world"};
    Stream<String> stream = Arrays.stream(arr); 
}

@Test
public void test03(){
    int[] arr = {1,2,3,4,5};
    IntStream stream = Arrays.stream(arr);
}

方式三:通过Stream的of()

可以调用Stream类静态方法 of(), 通过显示值创建一个流。它可以接收任意数量的参数。

  • public static Stream of(T… values) : 返回一个流
@Test
public void test04(){
    Stream<Integer> stream = Stream.of(1,2,3,4,5);
    stream.forEach(System.out::println);
}

方式四:创建无限流(了解)

可以使用静态方法 Stream.iterate() 和 Stream.generate(), 创建无限流。

  • 迭代
    public static Stream iterate(final T seed, final UnaryOperator f)

  • 生成
    public static Stream generate(Supplier s)

// 方式四:创建无限流
@Test
public void test05() {
	// 迭代
	// public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final
	// UnaryOperator<T> f)
	Stream<Integer> stream = Stream.iterate(0, x -> x + 2);
	stream.limit(10).forEach(System.out::println);

	// 生成
	// public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)
	Stream<Double> stream1 = Stream.generate(Math::random);
	stream1.limit(10).forEach(System.out::println);
}

5.4.2 一系列中间操作

多个中间操作可以连接起来形成一个流水线,除非流水线上触发终止操作,否则中间操作不会执行任何的处理!而在终止操作时一次性全部处理,称为“惰性求值”。

1-筛选与切片

方 法描 述
filter(Predicatep)接收 Lambda , 从流中排除某些元素
distinct()筛选,通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素
limit(long maxSize)截断流,使其元素不超过给定数量
skip(long n)跳过元素,返回一个扔掉了前 n 个元素的流。
若流中元素不足 n 个,则返回一个空流。与 limit(n) 互补

2-映 射

方法描述
map(Function f)接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,并将其映射成一个新的元素。
mapToDouble(ToDoubleFunction f)接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,产生一个新的 DoubleStream。
mapToInt(ToIntFunction f)接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,产生一个新的 IntStream。
mapToLong(ToLongFunction f)接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,产生一个新的 LongStream。
flatMap(Function f)接收一个函数作为参数,将流中的每个值都换成另一个流,然后把所有流连接成一个流

3-排序

方法描述
sorted()产生一个新流,其中按自然顺序排序
sorted(Comparator com)产生一个新流,其中按比较器顺序排序

代码举例:

package com.atguigu.stream;

import org.junit.Test;

import java.util.Arrays;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamMiddleOperate {
	@Test
    public void test01(){
        //1、创建Stream
        Stream<Integer> stream = Stream.of(1,2,3,4,5,6);

        //2、加工处理
        //过滤:filter(Predicate p)
        //把里面的偶数拿出来
        /*
         * filter(Predicate p)
         * Predicate是函数式接口,抽象方法:boolean test(T t)
         */
        stream = stream.filter(t -> t%2==0);

        //3、终结操作:例如:遍历
        stream.forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test02(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6)
                .filter(t -> t%2==0)
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test03(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
                .distinct()
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test04(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
                .limit(3)
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test05(){
        Stream.of(1,2,2,3,3,4,4,5,2,3,4,5,6,7)
                .distinct()  //(1,2,3,4,5,6,7)
                .filter(t -> t%2!=0) //(1,3,5,7)
                .limit(3)
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test06(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
                .skip(5)
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test07(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
                .skip(5)
                .distinct()
                .filter(t -> t%3==0)
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test08(){
        long count = Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
                .distinct()
                .peek(System.out::println)  //Consumer接口的抽象方法  void accept(T t)
                .count();
        System.out.println("count="+count);
    }
    @Test
    public void test09(){
        //希望能够找出前三个最大值,前三名最大的,不重复
        Stream.of(11,2,39,4,54,6,2,22,3,3,4,54,54)
                .distinct()
                .sorted((t1,t2) -> -Integer.compare(t1, t2))//Comparator接口  int compare(T t1, T t2)
                .limit(3)
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test10(){
        Stream.of(1,2,3,4,5)
                .map(t -> t+=1)//Function<T,R>接口抽象方法 R apply(T t)
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test11(){
        String[] arr = {"hello","world","java"};

        Arrays.stream(arr)
                .map(t->t.toUpperCase())
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test12(){
        String[] arr = {"hello","world","java"};
        Arrays.stream(arr)
                .flatMap(t -> Stream.of(t.split("|")))//Function<T,R>接口抽象方法 R apply(T t)  现在的R是一个Stream
                .forEach(System.out::println);
    } 
}

5.4.3 终止操作
  • 终端操作会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值,例如:List、Integer,甚至是 void 。

  • 流进行了终止操作后,不能再次使用。

1-匹配与查找

方法描述
allMatch(Predicate p)检查是否匹配所有元素
**anyMatch(Predicate p) **检查是否至少匹配一个元素
noneMatch(Predicate p)检查是否没有匹配所有元素
findFirst()返回第一个元素
findAny()返回当前流中的任意元素
count()返回流中元素总数
max(Comparator c)返回流中最大值
min(Comparator c)返回流中最小值
forEach(Consumer c)内部迭代(使用 Collection 接口需要用户去做迭代,称为外部迭代。
相反,Stream API 使用内部迭代——它帮你把迭代做了)

2-归约

方法描述
reduce(T identity, BinaryOperator b)可以将流中元素反复结合起来,得到一个值。返回 T
reduce(BinaryOperator b)可以将流中元素反复结合起来,得到一个值。返回 Optional

备注:map 和 reduce 的连接通常称为 map-reduce 模式,因 Google 用它来进行网络搜索而出名。

3-收集

方 法描 述
collect(Collector c)将流转换为其他形式。接收一个 Collector接口的实现,
用于给Stream中元素做汇总的方法

Collector 接口中方法的实现决定了如何对流执行收集的操作(如收集到 List、Set、Map)。

另外, Collectors 实用类提供了很多静态方法,可以方便地创建常见收集器实例,具体方法与实例如下表:

方法返回类型作用
toListCollector<T, ?, List>把流中元素收集到List
List<Employee> emps= list.stream().collect(Collectors.toList());
方法返回类型作用
toSetCollector<T, ?, Set>把流中元素收集到Set
Set<Employee> emps= list.stream().collect(Collectors.toSet());
方法返回类型作用
toCollectionCollector<T, ?, C>把流中元素收集到创建的集合
Collection<Employee> emps =list.stream().collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));
方法返回类型作用
countingCollector<T, ?, Long>计算流中元素的个数
long count = list.stream().collect(Collectors.counting());
方法返回类型作用
summingIntCollector<T, ?, Integer>对流中元素的整数属性求和
int total=list.stream().collect(Collectors.summingInt(Employee::getSalary));
方法返回类型作用
averagingIntCollector<T, ?, Double>计算流中元素Integer属性的平均值
double avg = list.stream().collect(Collectors.averagingInt(Employee::getSalary));
方法返回类型作用
summarizingIntCollector<T, ?, IntSummaryStatistics>收集流中Integer属性的统计值。如:平均值
int SummaryStatisticsiss= list.stream().collect(Collectors.summarizingInt(Employee::getSalary));
方法返回类型作用
joiningCollector<CharSequence, ?, String>连接流中每个字符串
String str= list.stream().map(Employee::getName).collect(Collectors.joining());
方法返回类型作用
maxByCollector<T, ?, Optional>根据比较器选择最大值
Optional<Emp>max= list.stream().collect(Collectors.maxBy(comparingInt(Employee::getSalary)));
方法返回类型作用
minByCollector<T, ?, Optional>根据比较器选择最小值
Optional<Emp> min = list.stream().collect(Collectors.minBy(comparingInt(Employee::getSalary)));
方法返回类型作用
reducingCollector<T, ?, Optional>从一个作为累加器的初始值开始,利用BinaryOperator与流中元素逐个结合,从而归约成单个值
int total=list.stream().collect(Collectors.reducing(0, Employee::getSalar, Integer::sum));
方法返回类型作用
collectingAndThenCollector<T,A,RR>包裹另一个收集器,对其结果转换函数
int how= list.stream().collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), List::size));
方法返回类型作用
groupingByCollector<T, ?, Map<K, List>>根据某属性值对流分组,属性为K,结果为V
Map<Emp.Status, List<Emp>> map= list.stream().collect(Collectors.groupingBy(Employee::getStatus));
方法返回类型作用
partitioningByCollector<T, ?, Map<Boolean, List>>根据true或false进行分区
Map<Boolean,List<Emp>> vd = list.stream().collect(Collectors.partitioningBy(Employee::getManage));

举例:

package com.atguigu.stream;

import java.util.List;
import java.util.Optional;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;

import org.junit.Test;

public class StreamEndding {
    @Test
    public void test01(){
        Stream.of(1,2,3,4,5)
                .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test02(){
        long count = Stream.of(1,2,3,4,5)
                .count();
        System.out.println("count = " + count);
    }
    @Test
    public void test03(){
        boolean result = Stream.of(1,3,5,7,9)
                .allMatch(t -> t%2!=0);
        System.out.println(result);
    }
	@Test
    public void test04(){
        boolean result = Stream.of(1,3,5,7,9)
                .anyMatch(t -> t%2==0);
        System.out.println(result);
    }
	@Test
    public void test05(){
        Optional<Integer> opt = Stream.of(1,3,5,7,9).findFirst();
        System.out.println(opt);
    }
	@Test
    public void test06(){
        Optional<Integer> opt = Stream.of(1,2,3,4,5,7,9)
                .filter(t -> t%3==0)
                .findFirst();
        System.out.println(opt);
    }
	@Test
    public void test07(){
        Optional<Integer> opt = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
                .filter(t -> t%3==0)
                .findFirst();
        System.out.println(opt);
    }
    @Test
    public void test08(){
        Optional<Integer> max = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
                .max((t1,t2) -> Integer.compare(t1, t2));
        System.out.println(max);
    }
    @Test
    public void test09(){
        Integer reduce = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
                .reduce(0, (t1,t2) -> t1+t2);//BinaryOperator接口   T apply(T t1, T t2)
        System.out.println(reduce);
    }
    @Test
    public void test10(){
        Optional<Integer> max = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
                .reduce((t1,t2) -> t1>t2?t1:t2);//BinaryOperator接口   T apply(T t1, T t2)
        System.out.println(max);
    }
    @Test
    public void test11(){
        List<Integer> list = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
                .filter(t -> t%2==0)
                .collect(Collectors.toList());

        System.out.println(list);
    }   
}

5.5 Java9新增API

新增1:Stream实例化方法

ofNullable()的使用:

Java 8 中 Stream 不能完全为null,否则会报空指针异常。而 Java 9 中的 ofNullable 方法允许我们创建一个单元素 Stream,可以包含一个非空元素,也可以创建一个空 Stream。

//报NullPointerException
//Stream<Object> stream1 = Stream.of(null);
//System.out.println(stream1.count());

//不报异常,允许通过
Stream<String> stringStream = Stream.of("AA", "BB", null);
System.out.println(stringStream.count());//3

//不报异常,允许通过
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("AA");
list.add(null);
System.out.println(list.stream().count());//2
//ofNullable():允许值为null
Stream<Object> stream1 = Stream.ofNullable(null);
System.out.println(stream1.count());//0

Stream<String> stream = Stream.ofNullable("hello world");
System.out.println(stream.count());//1

iterator()重载的使用:

//原来的控制终止方式:
Stream.iterate(1,i -> i + 1).limit(10).forEach(System.out::println);

//现在的终止方式:
Stream.iterate(1,i -> i < 100,i -> i + 1).forEach(System.out::println);

5.6 练习

现在有两个 ArrayList 集合存储队伍当中的多个成员姓名,要求使用传统的for循环(或增强for循环)依次进行以
下若干操作步骤:

  1. 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名;存储到一个新集合中。
  2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人;存储到一个新集合中。
  3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名;存储到一个新集合中。
  4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人;存储到一个新集合中。
  5. 将两个队伍合并为一个队伍;存储到一个新集合中。
  6. 根据姓名创建 Person 对象;存储到一个新集合中。
  7. 打印整个队伍的Person对象信息。

Person 类的代码为:

public class Person {
    private String name;
    public Person() {}
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }    
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "'}";
    }
}

两个队伍(集合)的代码如下:

public static void main(String[] args) {
       //第一支队伍
        ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
        one.add("迪丽热巴");
        one.add("宋远桥");
        one.add("苏星河");
        one.add("石破天");
        one.add("石中玉");
        one.add("老子");
        one.add("庄子");
        one.add("洪七公");
        //第二支队伍
        ArrayList<String> two = new ArrayList<>();
        two.add("古力娜扎");
        two.add("张无忌");
        two.add("赵丽颖");
        two.add("张三丰");
        two.add("尼古拉斯赵四");
        two.add("张天爱");
        two.add("张二狗");
    
		// ....编写代码完成题目要求 
    }

参考答案:

public static void main(String[] args) {
       //第一支队伍
        ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
        one.add("迪丽热巴");
        one.add("宋远桥");
        one.add("苏星河");
        one.add("石破天");
        one.add("石中玉");
        one.add("老子");
        one.add("庄子");
        one.add("洪七公");
    
        //第二支队伍
        ArrayList<String> two = new ArrayList<>();
        two.add("古力娜扎");
        two.add("张无忌");
        two.add("赵丽颖");
        two.add("张三丰");
        two.add("尼古拉斯赵四");
        two.add("张天爱");
        two.add("张二狗");
        
		// 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名;
        // 第一个队伍筛选之后只要前3个人;
        Stream<String> streamOne = one.stream().filter(s ‐> s.length() == 3).limit(3);
    
        // 第二个队伍只要姓张的成员姓名;
        // 第二个队伍筛选之后不要前2个人;
        Stream<String> streamTwo = two.stream().filter(s ‐> s.startsWith("张")).skip(2);
    
        // 将两个队伍合并为一个队伍;
        // 根据姓名创建Person对象;
        // 打印整个队伍的Person对象信息。
        Stream.concat(streamOne, streamTwo).map(Person::new).forEach(System.out::println);
        
}```

文章来源:https://blog.csdn.net/m0_63031112/article/details/134988647
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