java8 Stream流详解

news2024/9/17 4:08:59

前言

Java 8引入了一种新的处理集合的方式——Stream API。它提供了一种高级迭代方式，支持函数式编程风格，使得集合操作更加简洁、清晰。本文将详细介绍Java 8 Stream API的核心概念、操作和使用技巧。

Stream API 简介

Stream API是Java 8中的一大亮点，它允许你以声明式方式处理数据集合。Stream API的主要目标是提供一种高效、可组合的方式来处理数据集合。

基本概念

Stream：代表数据序列，可以是集合、数组或其他数据源。
Pipeline：由多个操作步骤组成的流水线，每个步骤都是惰性求值的。
Intermediate Operations：中间操作，返回一个新的流，可以进行多个中间操作。
Terminal Operations：终止操作，返回一个非流结果，如一个值或void。

实践

创建Stream

从集合或数组：

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
Stream<String> stream = list.stream();

从值：

Stream<String> stream = Stream.of("a", "b", "c");

从文件：

try (Stream<String> lines = Files.lines(Paths.get("file.txt"), StandardCharsets.UTF_8)) {
    lines.forEach(System.out::println);
}

Intermediate Operations（中间操作）

filter：过滤元素

stream.filter(s -> s.startsWith("a")).forEach(System.out::println);

map：转换元素

stream.map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);

flatMap：将流中的每个元素转换为另一个流，然后将它们连接起来。

Stream<List<String>> streamOfStream = Stream.of(Arrays.asList("a", "b"), Arrays.asList("c", "d"));
streamOfStream.flatMap(List::stream).forEach(System.out::println);

利用peek进行调试

peek允许你在流的流水线中执行一个副作用操作，比如打印元素、记录日志或进行调试。peek操作不会改变流中的元素，它主要用于调试或监控流的操作。
调试流操作：

list.stream()
    .peek(e -> System.out.println("Processing: " + e))
    .filter(s -> s.startsWith("a"))
    .collect(Collectors.toList());

利用distinct去重

distinct操作可以快速从流中去除重复元素。

去除重复元素：

List<String> uniqueElements = list.stream()
        .distinct()
        .collect(Collectors.toList());

利用sorted进行排序

sorted操作可以对流中的元素进行排序。

排序流：

List<Integer> sortedList = list.stream()
                                .sorted()
                                .collect(Collectors.toList());

limit：限制流中元素的数量。

stream.limit(10);

Terminal Operations (终止操作)

forEach：对每个元素执行操作

stream.forEach(System.out::println);

collect：将流转换为其他形式

List<String> result = stream.collect(Collectors.toList());

reduce：通过某个连接动作将所有元素汇总成一个汇总结果

Optional<String> reduced = stream.reduce((s1, s2) -> s1 + s2);

allMatch、anyMatch、noneMatch：检查流中的元素是否与给定的谓词匹配

boolean allUpperCase = stream.allMatch(s -> s.toUpperCase().equals(s));

count: 返回流中元素的数量。

long count = stream.count();

findFirst、findAny：返回流中的第一个元素或任意一个元素。

Optional<String> first = stream.findFirst();
toArray：

将流元素转换为数组。

String[] array = stream.toArray(String[]::new);

min、max：返回流中最小或最大的元素。

Optional<String> min = stream.min(Comparator.naturalOrder());
iterate：

迭代流，直到满足终止条件。

Stream<Integer> iterate = Stream.iterate(0, n -> n + 1).limit(10);

并行流

Stream API还支持并行操作，可以利用多核处理器提高性能。

long count = list.parallelStream().filter(s -> s.startsWith("a")).count();

注意事项

惰性求值：Stream操作是惰性求值的，即只有在执行终止操作时才会执行。
不可变性：Stream操作通常会产生一个新的流，而不是修改原始流。
流的消耗：一旦流经过终止操作，它就不能再被使用。如果你需要再次使用流，需要重新创建流。
性能考虑：某些终止操作可能会对性能产生影响，尤其是在处理大数据集时。
副作用：在流操作中应谨慎使用有副作用的操作。某些终止操作可能会产生副作用，如修改外部状态或执行I/O操作。
并行流：在并行流上使用终止操作时，需要注意线程安全和数据一致性。