Java 中 Stream 流的使用详解

什么是 Stream？

Stream 是 Java 8 引入的一种全新的操作集合的方式。它支持通过声明性方式对集合进行复杂的数据操作（如过滤、排序、聚合等），避免使用大量的 for 循环，提高代码的可读性和简洁性。

Stream 具有以下特点：

• 惰性执行：流操作是延迟的，只有在需要时才会执行。
• 链式操作：流的操作可以通过方法链的形式串联。
• 不可变性：Stream 本身不会修改原始数据结构。

---

Stream 的核心操作

Stream 流的操作分为三类：

1. 创建流：通过集合、数组或生成器创建流。
2. 中间操作：对数据流进行加工，如 filter、map、sorted 等。
3. 终端操作：触发流的执行，如 collect、forEach、reduce 等。

---

创建 Stream

1. 从集合创建

List<String> list = List.of("Java", "Python", "C++");
Stream<String> stream = list.stream();

2. 从数组创建

String[] array = {"Apple", "Banana", "Orange"};
Stream<String> stream = Arrays.stream(array);

3. 使用生成器创建

Stream<Integer> infiniteStream = Stream.iterate(0, n -> n + 2);
infiniteStream.limit(5).forEach(System.out::println); // 输出：0, 2, 4, 6, 8

---

中间操作

1. filter：过滤数据

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6);
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                    .filter(n -> n % 2 == 0)
                                    .collect(Collectors.toList());
System.out.println(evenNumbers); // 输出：[2, 4, 6]

2. map：映射转换

List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Charlie");
List<Integer> nameLengths = names.stream()
                                  .map(String::length)
                                  .collect(Collectors.toList());
System.out.println(nameLengths); // 输出：[5, 3, 7]

3. sorted：排序

List<String> fruits = List.of("Banana", "Apple", "Orange");
List<String> sortedFruits = fruits.stream()
                                   .sorted()
                                   .collect(Collectors.toList());
System.out.println(sortedFruits); // 输出：[Apple, Banana, Orange]

4. distinct：去重

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 2, 3, 4, 4, 5);
List<Integer> uniqueNumbers = numbers.stream()
                                      .distinct()
                                      .collect(Collectors.toList());
System.out.println(uniqueNumbers); // 输出：[1, 2, 3, 4, 5]

5. limit 和 skip：截取和跳过

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6);
List<Integer> limitedNumbers = numbers.stream()
                                       .limit(3)
                                       .collect(Collectors.toList());
System.out.println(limitedNumbers); // 输出：[1, 2, 3]

List<Integer> skippedNumbers = numbers.stream()
                                       .skip(3)
                                       .collect(Collectors.toList());
System.out.println(skippedNumbers); // 输出：[4, 5, 6]

---

终端操作

1. collect：收集结果

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
Set<Integer> numberSet = numbers.stream()
                                 .collect(Collectors.toSet());
System.out.println(numberSet); // 输出：[1, 2, 3, 4, 5]

2. forEach：遍历

List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Charlie");
names.stream().forEach(System.out::println);

3. reduce：聚合

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
                 .reduce(0, Integer::sum);
System.out.println(sum); // 输出：15

4. count：计数

List<String> items = List.of("Apple", "Banana", "Orange");
long count = items.stream()
                  .filter(item -> item.startsWith("A"))
                  .count();
System.out.println(count); // 输出：1

5. findFirst 和 findAny：查找元素

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
Optional<Integer> firstEven = numbers.stream()
                                     .filter(n -> n % 2 == 0)
                                     .findFirst();
firstEven.ifPresent(System.out::println); // 输出：2

---

案例：复杂数据处理

数据准备

class Employee {
    String name;
    String department;
    double salary;

    Employee(String name, String department, double salary) {
        this.name = name;
        this.department = department;
        this.salary = salary;
    }
}

List<Employee> employees = List.of(
    new Employee("Alice", "HR", 5000),
    new Employee("Bob", "IT", 7000),
    new Employee("Charlie", "IT", 6000),
    new Employee("David", "Finance", 8000)
);

1. 查找 IT 部门的员工姓名

List<String> itEmployees = employees.stream()
                                     .filter(emp -> "IT".equals(emp.department))
                                     .map(emp -> emp.name)
                                     .collect(Collectors.toList());
System.out.println(itEmployees); // 输出：[Bob, Charlie]

2. 按部门分组员工

Map<String, List<Employee>> groupedByDept = employees.stream()
                                                      .collect(Collectors.groupingBy(emp -> emp.department));
System.out.println(groupedByDept);

3. 计算所有员工的平均工资

double averageSalary = employees.stream()
                                 .mapToDouble(emp -> emp.salary)
                                 .average()
                                 .orElse(0);
System.out.println(averageSalary); // 输出：6500.0

---

注意事项

1. 避免修改流中的元素：Stream 是不可变的，避免在流中修改元素。
2. 流的惰性求值：中间操作只有在终端操作时才会执行。
3. 不要重复消费流：流一旦操作完成，就不能再次使用。

---

---