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Java Stream流

2021-08-16 13:15:43 後端開發

說到Stream便容易想到I/O Stream,而實際上,誰規定“流”就一定是“IO流”呢?在Java 8中,得益于Lambda所帶 來的函式式編程,引入了一個全新的Stream概念,用于解決已有集合類別庫既有的弊端,

流式思想概述

流式思想類似于工廠車間的“生產流水線”,當需要對多個元素進行操作(特別是多步操作)的時候,考慮到性能及便利性,我們應該首先拼好一個“模型”步驟方案,然后再按照方案去執行它,

“Stream流”其實是一個集合元素的函式模型,它并不是集合,也不是資料結構,其本身并不存盤任何 元素(或其地址值),

Stream(流)是一個來自資料源的元素佇列 :

元素是特定型別的物件,形成一個佇列, Java中的Stream并不會存盤元素,而是按需計算,
資料源 流的來源, 可以是集合,陣列 等,

和以前的Collection操作不同, Stream操作還有兩個基礎的特征:

Pipelining: 中間操作都會回傳流物件本身, 這樣多個操作可以串聯成一個管道, 如同流式風格(fluentstyle),這樣做可以對操作進行優化, 比如延遲執行(laziness)和短路( short-circuiting),
內部迭代:以前對集合遍歷都是通過Iterator或者增強for的方式, 顯式的在集合外部進行迭代, 這叫做外部迭代,Stream提供了內部迭代的方式,流可以直接呼叫遍歷方法,

當使用一個流的時候,通常包括三個基本步驟:獲取一個資料源(source)→ 資料轉換→執行操作獲取想要的結 果,每次轉換原有 Stream 物件不改變,回傳一個新的 Stream 物件(可以有多次轉換),這就允許對其操作可以 像鏈條一樣排列,變成一個管道,

獲取流

java.util.stream.Stream 是Java 8新加入的最常用的流介面,(這并不是一個函式式介面,)

獲取一個流非常簡單,有以下幾種常用的方式:

所有的 Collection 集合都可以通過 stream 默認方法獲取流;
Stream 介面的靜態方法 of 可以獲取陣列對應的流,

1、根據Collection獲取流
首先, java.util.Collection 介面中加入了default方法 stream 用來獲取流,所以其所有實作類均可獲取流,

import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo1{
    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(); 
    } 
}

2、根據Map獲取流
java.util.Map 介面不是 Collection 的子介面,且其K-V資料結構不符合流元素的單一特征,所以獲取對應的流需要分key、value或entry等情況:

import java.util.HashMap; 
import java.util.Map; 
import java.util.stream.Stream; 
public class Demo2 { 
    public static void main(String[] args) { 
        Map<String, String> map = new HashMap<>();  
        Stream<String> keyStream = map.keySet().stream(); 
        Stream<String> valueStream = map.values().stream(); 
        Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream(); 
    } 
}

3、根據陣列獲取流
如果使用的不是集合或映射而是陣列,由于陣列物件不可能添加默認方法,所以 Stream 介面中提供了靜態方法 of ,使用很簡單:

import java.util.stream.Stream; 
public class Demo3 { 
    public static void main(String[] args) { 
        String[] array = { "曹操", "劉備", "孫權", "諸葛亮","司馬懿" }; 
        Stream<String> stream = Stream.of(array); 
    }
}

常用方法

流模型的操作很豐富,這里介紹一些常用的API,這些方法可以被分成兩種:

延遲方法
回傳值型別仍然是 Stream 介面自身型別的方法,因此支持鏈式呼叫,(除了終結方法外,其余方法均為延遲方法,)
終結方法
回傳值型別不再是 Stream 介面自身型別的方法,因此不再支持類似 StringBuilder 那樣的鏈式呼叫,本小節中,終結方法包括 count 和forEach 方法,

逐一處理:forEach
雖然方法名字叫 forEach ,但是與for回圈中的“for-each”昵稱不同,

void forEach(Consumer<? super T> action);

該方法接收一個 Consumer 介面函式,會將每一個流元素交給該函式進行處理,

基本使用:

import java.util.stream.Stream; 
public class Demo4 { 
    public static void main(String[] args) { 
        Stream<String> stream = Stream.of("曹操", "曹丕", "曹植"); 
        stream.forEach(name-> System.out.println(name)); 
    } 
}

過濾:filter
可以通過 filter 方法將一個流轉換成另一個子集流,方法簽名:

Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

該介面接收一個 Predicate 函式式介面引數(可以是一個Lambda或方法參考)作為篩選條件,

基本使用:

import java.util.stream.Stream; 
public class Demo5 { 
    public static void main(String[] args) { 
        Stream<String> original = Stream.of("劉備", "關羽", "張飛"); 
        Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("張")); 
    } 
}

在這里通過Lambda運算式來指定了篩選的條件:必須姓張,

映射:map
如果需要將流中的元素映射到另一個流中,可以使用 map 方法,方法簽名:

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

該介面需要一個 Function 函式式介面引數,可以將當前流中的T型別資料轉換為另一種R型別的流,

基本使用:

import java.util.stream.Stream; 
public class Demo6{ 
    public static void main(String[] args) { 
        Stream<String> original = Stream.of("15", "12", "18"); 
        Stream<Integer> result = original.map(str->Integer.parseInt(str)); 
    } 
}

統計個數:count

正如舊集合 Collection 當中的 size 方法一樣,流提供 count 方法來數一數其中的元素個數:

long count();
import java.util.stream.Stream;
public class Demo7 {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("孫堅", "孫策", "孫權","孫亮","孫休","孫皓","周瑜","魯肅","呂蒙","陸遜","陸抗");
        Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("孫"));
        System.out.println(result.count());
    }
}

取用前幾個:limit
limit 方法可以對流進行截取,只取用前n個,方法簽名:

Stream<T> limit(long maxSize);

引數是一個long型,如果集合當前長度大于引數則進行截取;否則不進行操作,基本使用:

import java.util.stream.Stream; 
public class Demo8 { 
    public static void main(String[] args) { 
        Stream<String> original = Stream.of("張遼", "張郃", "樂進"); 
        Stream<String> result = original.limit(2); 
        System.out.println(result.count());  
    } 
}

跳過前幾個:skip
如果希望跳過前幾個元素,可以使用 skip 方法獲取一個截取之后的新流:

Stream<T> skip(long n);

如果流的當前長度大于n,則跳過前n個;否則將會得到一個長度為0的空流,基本使用:

import java.util.stream.Stream; 
public class Demo9 { 
    public static void main(String[] args) { 
        Stream<String> original = Stream.of("李典", "許褚", "典韋","于禁"); 
        Stream<String> result = original.skip(2); 
        System.out.println(result.count());  
    }
}

組合:concat
如果有兩個流,希望合并成為一個流,那么可以使用 Stream 介面的靜態方法 concat :

static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)

該方法的基本使用代碼如:

import java.util.stream.Stream; 
public class Demo10 { 
    public static void main(String[] args) { 
        Stream<String> streamA = Stream.of("夏侯惇"); 
        Stream<String> streamB = Stream.of("夏侯淵"); 
        Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB); 
    } 
}

案例:
現在有兩個 ArrayList 集合存盤隊伍當中的多個成員姓名,要求使用Stream依次進行以 下若干操作步驟:

  1. 第一個隊伍只要名字為3個字的成員姓名;存盤到一個新集合中,
  2. 第一個隊伍篩選之后只要前3個人;存盤到一個新集合中,
  3. 第二個隊伍只要姓夏侯的成員姓名;存盤到一個新集合中,
  4. 第二個隊伍篩選之后不要前2個人;存盤到一個新集合中,
  5. 將兩個隊伍合并為一個隊伍;存盤到一個新集合中,
  6. 根據姓名創建 Person 物件;存盤到一個新集合中,
  7. 列印整個隊伍的Person物件資訊,
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo11 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> one = new ArrayList<>();
        one.add("曹操");
        one.add("曹昂");
        one.add("曹丕");
        one.add("夏侯恩");
        one.add("夏侯楙");
        one.add("夏侯玄");

        List<String> two = new ArrayList<>();
        two.add("夏侯惇");
        two.add("夏侯淵");
        two.add("夏侯霸");
        two.add("夏侯尚");
        two.add("曹植");
        two.add("曹彰");
        two.add("曹熊");
        two.add("曹睿");

        Stream<String> streamOne = one.stream().filter(s -> s.length() == 2).limit(3);

        Stream<String> streamTwo = two.stream().filter(s -> s.startsWith("夏侯")).skip(2);
        Stream.concat(streamOne, streamTwo).map(Person::new).forEach(System.out::println);
    }
}

class Person{
    String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

在這里插入圖片描述

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