Stream流、方法引用

第一章 Stream流

这里的Stream流不是IO Stream 因为Lambda引入的函数式编程在java8中有一个全新的Stream概念，用于解决已有集合类库的弊端

1.1引言

传统集合的多步遍历代码

几乎所有的集合（如 Collection 接口或 Map 接口等）都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，除了必需的添加、删除、获取外，典型的就是集合遍历。例如

public class mode1 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list  = new ArrayList<>();list.add("张三");list.add("李四");list.add("张思");list.add("张呜呜");ArrayList<String> listA = new ArrayList<>();for(String str:list){if(str.startsWith("张")){listA.add(str);}}ArrayList<String> listB = new ArrayList<>();for(String s:listA){if(s.length()==2){listB.add(s);}}System.err.println(listB);}
}

这是一段非常简单的集合遍历操作：对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。

循环遍历的弊端

Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么（What），而不是怎么做（How），这点此前已经结合内部类进行了对比说明。现在，我们仔细体会一下上例代码，可以发现：
for循环的语法就是“怎么做” for循环的循环体才是“做什么”
为什么使用循环？因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗？遍历是指每一个元素逐一进行处理，而并不是从第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的，后者是方式。
试想一下，如果希望对集合中的元素进行筛选过滤：

将集合A根据条件一过滤为子集B；
然后再根据条件二过滤为子集C。

那怎么办？在Java 8之前的做法可能为：

这段代码中含有三个循环，每一个作用不同：

首先筛选所有姓张的人； 2. 然后筛选名字有三个字的人； 3. 后进行对结果进行打印输出。
每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么？不是。循环是做事情的方式，而不是目的。另一方面，使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历，只能再使用另一个循环从头开始。
那，Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢？

我们的目的是遍历集合对数据筛选，使用for循环我们需要循环三次，在循环体中进行筛选，虽然同样都能达到目的，但是为了更简洁高效，使用Stream流我们一次便对数据进行筛选输出，代码更简洁。

使用最简洁的方式达到目的

前者不够简洁与高效后者更简洁高效

Stream的更优写法

public class mode2 {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list  = new ArrayList<>();list.add("张三");list.add("李四");list.add("张思");list.add("张呜呜");list.stream().filter(s->s.startsWith("张")).filter(s->s.length()==2).forEach(s->System.out.println(s));}
}
结果
张三
张思

直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓张、过滤长度为2、逐一打印。代码中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历，我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。

**Stream（流）**是一个来自数据源的元素队列

元素是特定类型的对象，形成一个队列。 Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算。
数据源流的来源。可以是集合，数组等。

和以前的Collection操作不同， Stream操作还有两个基础的特征：

Pipelining: 中间操作都会返回流对象本身。这样多个操作可以串联成一个管道，如同流式风格（ﬂuent style）。这样做可以对操作进行优化，比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。
内部迭代：以前对集合遍历都是通过Iterator或者增强for的方式, 显式的在集合外部进行迭代，这叫做外部迭代。Stream提供了内部迭代的方式，流可以直接调用遍历方法。

当使用一个流的时候，通常包括三个基本步骤：获取一个数据源（source）→ 数据转换→执行操作获取想要的结果，每次转换原有 Stream 对象不改变，返回一个新的 Stream 对象（可以有多次转换），这就允许对其操作可以像链条一样排列，变成一个管道。

1.2获取流

java.util.stream.Stream 是Java 8新加入的常用的流接口。（这并不是一个函数式接口。）

获取一个流非常简单，有以下几种常用的方式：
所有的 Collection 集合都可以通过 stream 默认方法获取流； Stream 接口的静态方法 of 可以获取数组对应的流。

以下是获取流的几种方法

public class maode1 {public static void main(String[] args) {//1.通过collection集合的默认方法stream获取stream流List<String> list = new ArrayList<>();Stream<String> str = list.stream();Set<String>    set  = new HashSet<>();Stream<String> ss = set.stream();//2.通过map集合获取stream流Map<String,String> map = new HashMap<>();Set<String> st = map.keySet();Stream<String> qq = st.stream();Collection<String> values = map.values();Stream<String> we = values.stream();Set<Map.Entry<String,String>>    entries = map.entrySet();Stream<Map.Entry<String, String>>  stream5 = entries.stream();//3.通过Stream流的静态方法stream.of获取流Stream<Integer> mode = Stream.of(4,5,6,7);String[] strr = {"123","456","789"};Stream<String> mode2 = Stream.of(strr);}
}

1.3常用方法

public class mode4 {public static void main(String[] args) {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");Stream<String> str = one.stream();//1.按需筛选filter方法Stream<String> str1 = str.filter(name->name.length()==3);//2.只取前3个方法limit方法Stream<String> str2 = str1.limit(3);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");Stream<String> strtwo = two.stream();//按需筛选方法filter使用Stream<String> q1 = strtwo.filter(name->name.startsWith("张"));//3.跳过前两个skip方法使用Stream<String> q2 = q1.skip(2);//4.遍历集合forEach//5.拼接两个stream流concatStream.concat(str2, q2).forEach(name->System.out.println(name));}
}
输出结果
宋远桥
苏星河
石破天
张天爱
张二狗

第二章方法引用

在使用Lambda表达式的时候，我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案：拿什么参数做什么操作。那么考虑一种情况：如果我们在Lambda中所指定的操作方案，已经有地方存在相同方案，那是否还有必要再写重复逻辑？

2.1冗余的Lambda场景

来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式：

public  interface Print {void print(String str);
}

在 Printable 接口当中唯一的抽象方法 print 接收一个字符串参数，目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda 来使用它的代码很简单：

public class mode7 {public static void printString(Print e){e.print("HelloWorld!");}public static void main(String[] args) {printString(name->System.out.println(name));}
}

其中 printString 方法只管调用 Print 接口的 print 方法，而并不管 print 方法的具体实现逻辑会将字符串打印到什么地方去。而 main 方法通过Lambda表达式指定了函数式接口 Print 的具体操作方案为：拿到 String（类型可推导，所以可省略）数据后，在控制台中输出它。

2.2问题分析

这段代码的问题在于，对字符串进行控制台打印输出的操作方案，明明已经有了现成的实现，那就是 System.out 对象中的 println(String) 方法。既然Lambda希望做的事情就是调用 println(String) 方法，那何必自己手动调用呢？

2.3 用方法引用改进代码

能否省去Lambda的语法格式（尽管它已经相当简洁）呢？只要“引用”过去就好了：

public class mode5 {public static void print(Print e){e.print("HelloWorld");}public static void main(String[] args) {print(System.out::println);}
}

请注意其中的双冒号 :: 写法，这被称为“方法引用”，而双冒号是一种新的语法。

2.4 方法引用符
双冒号 :: 为引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中，那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。语义分析
例如上例中， System.out 对象中有一个重载的 println(String) 方法恰好就是我们所需要的。那么对于 printString 方法的函数式接口参数，对比下面两种写法，完全等效：
Lambda表达式写法： s -> System.out.println(s); 方法引用写法： System.out::println
第一种语义是指：拿到参数之后经Lambda之手，继而传递给 System.out.println 方法去处理。第二种等效写法的语义是指：直接让 System.out 中的 println 方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一样，而第二种方法引用的写法复用了已有方案，更加简洁。
注:Lambda 中传递的参数一定是方法引用中的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常推导与省略
如果使用Lambda，那么根据“可推导就是可省略”的原则，无需指定参数类型，也无需指定的重载形式——它们都将被自动推导。而如果使用方法引用，也是同样可以根据上下文进行推导。
函数式接口是Lambda的基础，而方法引用是Lambda的孪生兄弟。下面这段代码将会调用 println 方法的不同重载形式，将函数式接口改为int类型的参数：

public  interface Print {void print(int str);
}public class mode5 {public static void print(Print e){e.print(1024);}public static void main(String[] args) {print(name->System.out.println(name));}
}

这次方法引用将会自动匹配到 println(int) 的重载形式。

2.5 通过对象名引用成员方法

这是常见的一种用法，与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法

public class PrinUppercase {public void Print(String str){System.out.println(str.toUpperCase());}
}

函数式接口仍然定义为

public  interface Print {void print(String str);
}

那么当需要使用这个 printUpperCase 成员方法来替代 Printable 接口的Lambda的时候，已经具有了 MethodRefObject 类的对象实例，则可以通过对象名引用成员方法，代码为

public class mode5 {public static void print(Print e){e.print("HelloWorld");}public static void main(String[] args) {PrinUppercase  p = new PrinUppercase();print(p::Print);}
}

2.6 通过类名称引用静态方法

由于在 java.lang.Math 类中已经存在了静态方法 abs ，所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时，有两种写法。首先是函数式接口

public interface calua {public abstract  int  number( int number);
}

第一种写法是使用Lambda表达式：

public class mode6 {public static int  calua(int number,calua e){return e.number(number);}public static void main(String[] args) {int len = calua(n->Math.abs(n));System.out.println(len);}

但是使用方法引用的更好写法是：

public class mode6 {public static int  calua(int number,calua e){return e.number(number);}public static void main(String[] args) {int len = calua(-10,Math::abs);System.out.println(len);}

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

Lambda表达式： n -> Math.abs(n)
方法引用： Math::abs

2.7 通过super引用成员方法

如果存在继承关系，当Lambda中需要出现super调用时，也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口:

@FunctionalInterface
public interface shout {void sayhello();
}

然后是父类 father的内容：

public class father {public void sayHello(){System.out.println("I'm father");}
}

后是子类 son的内容，其中使用了Lambda的写法：

public class son  extends father{@Overridepublic void sayHello(){System.out.println("I'm son");
}public void say(shout e){e.sayhello();}public void show(){say(()->{new father().sayHello();//简化Lambda表达式super.sayHello();});}//以下使用方法引用public void show2(){say(super::sayHello);}
}

在这个例子中，下面两种写法是等效的

()->super.sayHello()
super::sayHello

2.8 通过this引用成员方法

this代表当前对象，如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法，那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方法引用。首先是简单的函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface shout {void sayhello();
}

public class animal {public void cat(){System.out.println("喵喵喵叫");}public void shout(shout e){e.sayhello();}//Lambda调用本类方法public void shoutVoice(){shout(()->{this.cat();});}//使用引用调用本类方法public void shoutVoice2(){shout(this::cat);}}

shoutVoice方法调用了shout方法，后者的参数为函数式接口 shout ，所以需要一个Lambda表达式，也可以使用函数引用。

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

Lambda表达式： () -> this.cat()
方法引用： this::cat

2.9 类的构造器引用

由于构造器的名称与类名完全一样，并不固定。所以构造器引用使用类名称::new 的格式表示。首先是一个简单的 Person 类：

public class Person {String name;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}Personal(String name){this.name = name;}
}

然后是用来创建 Person 对象的函数式接口：

public interface personBuilder {public abstract Person builderpersonl(String name);
}

要使用这个函数式接口，可以通过Lambda表达式：

public class mode2 {public static void printName(String name,personBuilder b){System.out.println(b.builderperson(name).getName());}public static void main(String[] args) {printName("周周",name->new Person(name));}
}

但是通过构造器引用，有更好的写法

public class mode2 {public static void printName(String name,personBuilder b){System.out.println(b.builderperson(name).getName());}public static void main(String[] args) {printName("周周",Person::new);}
}

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

Lambda表达式： name -> new Person(name)
方法引用： Person::new

2.10数组的构造器引用

数组也是 Object 的子类对象，所以同样具有构造器，只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时，需要一个函数式接口

@FunctionalInterface
public interface arraybuilder {int[] builArray(int length);
}

在应用该接口的时候，可以通过Lambda表达式：

public class array {public static int[] array(int len,arraybuilder a){return a.builArray(len);}public static void main(String[] args) {int[] arr = array(4,(len)->new int [len]);}
}

但是更好的写法是使用数组的构造器引用：

public class array {public static int[] array(int len,arraybuilder a){return a.builArray(len);}public static void main(String[] args) {int[] arr = array(4,int[]::new);}
}

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

Lambda表达式： length -> new int[length]
方法引用： int[]::new