Java 8 新特性之Stream流（二）关键

继续探索流API的高级功能之前，我们先从接口级别全面了解一下流API，这个对于我们来说是至关重要的。下面是一张流API关键知识点的UML图。

流API UML

流API定义的几个接口，都是在java.util.stream包中的.其中上图中的BaseStream接口是最基础的接口，它提供了所有流都可以使用的基本功能:

public interface BaseStream<T, S extends BaseStream<T, S>> extends AutoCloseable {
//....先忽略这些具体的细节
}

由这个接口的定义我们得知，BaseStream是一个泛型接口,它有两个类型参数T和S，其中T指定了流中的元素的类型,并且由<S extends BaseStream<T, S>>可以知道S必须为BaseStream或BaseStream子类(换句话说,就是S必须是扩展自BaseStream的)。BaseStream继承了AutoCloseable接口。这个接口主要是简化了关闭资源的操作。但是像平时我们操作的集合或数组，基本上都不会出现关闭流的情况。

//由BaseStream接口派生出的流接口包括IntStream ，LongStream，DoubleStream ，Stream<T>
public interface IntStream extends BaseStream<Integer, IntStream> {
}
public interface LongStream extends BaseStream<Long, LongStream> {
}
public interface DoubleStream extends BaseStream<Double, DoubleStream> {
}

//这是最具代表性的接口
public interface Stream<T> extends BaseStream<T, Stream<T>> {
//....先忽略这些具体的细节
}

由于Stream接口是最具代表性的，所以我们就选择它来讲解，其实在我们学完Stream接口，其它的三个接口，在使用上基本是一致的了，我们上一篇的Demo基本上也是使用Stream接口来做的练习。我们回想一下:在上一个Demo中我们通过集合框架的stream()方法，就能返回一个流了，它的返回类型就是Stream，比如我们Stream，由此得知，Stream接口里的类型参数T就是流中的元素的类型。

BaseStream详解:

public interface BaseStream<T, S extends BaseStream<T, S>> extends AutoCloseable {
     Iterator<T> iterator();//line2
     Spliterator<T> spliterator();//line3
     boolean isParallel();//line4
     S sequential();//line5
     S parallel();//line6
     S unordered();//line7
     S onClose(Runnable closeHandler);//line8
     @Override
     void close();//line10
}
```java

* **Iterator<T> iterator();**  *`//line2`*
获得流的迭代器，并返回对该迭代器的引用(终端操作)
* **Spliterator<T> spliterator();** *`//line3`*
获取流的spliterator，并返回其引用(终端操作)
* **boolean isParallel();** *`//line4`*
如果调用流是一个并行流，则返回true;如果调用流是一个顺序流，则返回false。
* **S sequential();** *`//line5`*
基于调用流，返回一个顺序流。如果调用流已经是顺序流了，就返回该流。(中间操作)
* **S parallel();** *`//line6`*
基于调用流，返回一个并行流。如果调用流已经是并行流了，就返回该流。(中间操作)
* **S unordered();** *`//line7`*
基于调用流，返回一个无序流。如果调用流已经是无序流了，就返回该流。(中间操作)
* **S onClose(Runnable closeHandler);** *`//line8`*
返回一个新流，closeHandler指定了该流的关闭处理程序，当关闭该流时，将调用这个处理程序。(中间操作)
* **void close();** *`//line10`*
从AutoCloseable继承来的，调用注册关闭处理程序，关闭调用流(很少会被使用到)

“终端操作”&“中间操作”

细心的同学应该注意到了，BaseStream接口里面的很多方法都在最后标识了(终端操作)和(中间操作)，它们之间的区别是非常重要的。

终端操作 会消费流，这种操作会产生一个结果的，比如上面的 iterator()和 spliterator()，以及上一篇中提到的min()和max()，或者是执行某一种操作，比如上一篇的forEach()，如果一个流被消费过了，那它就不能被重用的。
中间操作 中间操作会产生另一个流。因此中间操作可以用来创建执行一系列动作的管道。一个特别需要注意的点是:中间操作不是立即发生的。相反，当在中间操作创建的新流上执行完终端操作后，中间操作指定的操作才会发生。所以中间操作是延迟发生的，中间操作的延迟行为主要是让流API能够更加高效地执行。

"中间操作"的状态

流的中间操作，可以为分无状态操作和有状态操作两种，在无状态操作中，在处理流中的元素时，会对当前的元素进行单独处理。比如:谓词过滤操作，因为每个元素都是被单独进行处理的，所有它和流中的其它元素无关，因此被称为无状态操作;而在有状态操作中，某个元素的处理可能依赖于其他元素。比如查找最小值，最大值，和排序，因为他们都依赖于其他的元素。因此为称为有状态操作。当需要进行并行处理流时，有状态的操作和无状态的区别是非常重要的，因为有状态操作可能需要几次处理才能完成，后面的文章我将会给大家详细地讲，现在只需要正常学习下去就可以了

另外，指出一点，如果大家了解泛型的话，应该知道，泛型的类型参数只能是引用类型，因此Stream操作的对象只能是引用类型的，不能用于基本类型。当然官方早已考虑到这一点了，前面你们看到的IntStream，LongStream，DoubleStream就是官方给我们提供的处理基本类型的流了。此处是不是应该给他们掌声！

Stream详解

在有了前面的那些知识作铺垫之后，学Stream接口应该会顺风顺水了。还是先看看Stream的详情先:

public interface Stream<T> extends BaseStream<T, Stream<T>> {
    Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);//line2
    <R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);//line3
    IntStream mapToInt(ToIntFunction<? super T> mapper);//line4
    LongStream mapToLong(ToLongFunction<? super T> mapper);
    DoubleStream mapToDouble(ToDoubleFunction<? super T> mapper);
    <R> Stream<R> flatMap(Function<? super T, ? extends Stream<? extends R>> mapper);
    IntStream flatMapToInt(Function<? super T, ? extends IntStream> mapper);
    LongStream flatMapToLong(Function<? super T, ? extends LongStream> mapper);
    DoubleStream flatMapToDouble(Function<? super T, ? extends DoubleStream> mapper);
    Stream<T> distinct();
    Stream<T> sorted();//line12
    Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator);//line13
    Stream<T> peek(Consumer<? super T> action);
    Stream<T> limit(long maxSize);
    Stream<T> skip(long n);
    void forEach(Consumer<? super T> action);//line17
    void forEachOrdered(Consumer<? super T> action);//line18
    Object[] toArray();
    <A> A[] toArray(IntFunction<A[]> generator);
    T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator);
    Optional<T> reduce(BinaryOperator<T> accumulator);
    <U> U reduce(U identity,
                 BiFunction<U, ? super T, U> accumulator,
                 BinaryOperator<U> combiner);
    <R> R collect(Supplier<R> supplier,
                  BiConsumer<R, ? super T> accumulator,
                  BiConsumer<R, R> combiner);
    <R, A> R collect(Collector<? super T, A, R> collector);
    Optional<T> min(Comparator<? super T> comparator);//line30
    Optional<T> max(Comparator<? super T> comparator);//line31
    long count();
    boolean anyMatch(Predicate<? super T> predicate);
    boolean allMatch(Predicate<? super T> predicate);
    boolean noneMatch(Predicate<? super T> predicate);
    Optional<T> findFirst();
    Optional<T> findAny();

    // Static factories

    public static<T> Builder<T> builder() {
        return new Streams.StreamBuilderImpl<>();
    }


    public static<T> Stream<T> empty() {
        return StreamSupport.stream(Spliterators.<T>emptySpliterator(), false);
    }


    public static<T> Stream<T> of(T t) {
        return StreamSupport.stream(new Streams.StreamBuilderImpl<>(t), false);
    }


    @SafeVarargs
    @SuppressWarnings("varargs") // Creating a stream from an array is safe
    public static<T> Stream<T> of(T... values) {
        return Arrays.stream(values);
    }


    public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f) {
        Objects.requireNonNull(f);
        final Iterator<T> iterator = new Iterator<T>() {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            T t = (T) Streams.NONE;

            @Override
            public boolean hasNext() {
                return true;
            }

            @Override
            public T next() {
                return t = (t == Streams.NONE) ? seed : f.apply(t);
            }
        };
        return StreamSupport.stream(Spliterators.spliteratorUnknownSize(
                iterator,
                Spliterator.ORDERED | Spliterator.IMMUTABLE), false);
    }


    public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s) {
        Objects.requireNonNull(s);
        return StreamSupport.stream(
                new StreamSpliterators.InfiniteSupplyingSpliterator.OfRef<>(Long.MAX_VALUE, s), false);
    }


    public static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b) {
        Objects.requireNonNull(a);
        Objects.requireNonNull(b);

        @SuppressWarnings("unchecked")
        Spliterator<T> split = new Streams.ConcatSpliterator.OfRef<>(
                (Spliterator<T>) a.spliterator(), (Spliterator<T>) b.spliterator());
        Stream<T> stream = StreamSupport.stream(split, a.isParallel() || b.isParallel());
        return stream.onClose(Streams.composedClose(a, b));
    }
}

Stream filter(Predicate<? super T> predicate); //line2
产生一个新流，其中包含调用流中满足predicate指定的谓词元素(中间操作)
Stream map(Function<? super T, ? extends R> mapper); //line3
产生一个新流，对调用流中的元素应用mapper，新流中包含这些元素。(中间操作)
IntStream mapToInt(ToIntFunction<? super T> mapper); //line4
对调用流中元素应用mapper，产生包含这些元素的一个新IntStream流。(中间操作)
Stream sorted(); //line12
Stream sorted(Comparator<? super T> comparator); //line13`
产生一个自然顺序排序或者指定排序条件的新流(中间操作)
void forEach(Consumer<? super T> action); //line17
void forEachOrdered(Consumer<? super T> action); //line18
遍历了流中的元素(终端操作)
Optional min(Comparator<? super T> comparator) //line30
Optional max(Comparator<? super T> comparator); //line31
获得流中最大最小值，比较器可以由自己定义，也可以使用JDK提供的(终端操作)