java8新特性：三，Stream

1 Stream介绍

Java 8 API添加了一个新的抽象称为流Stream，可以让你以一种声明的方式处理数据。

Stream 使用一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。

Stream API可以极大提高Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

这种风格将要处理的元素集合看作一种流，流在管道中传输，并且可以在管道的节点上进行处理，比如筛选，排序，聚合等。

元素流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作(terminal operation)得到前面处理的结果。

List<Integer> transactionsIds =
widgets.stream().filter(b -> b.getColor() == RED).sorted((x,y) -> x.getWeight() - y.getWeight()).mapToInt(Widget::getWeight).sum();

2 什么是 Stream？

Stream（流）是一个来自数据源的元素队列并支持聚合操作

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，I/O channel，产生器generator 等。
聚合操作类似SQL语句一样的操作，比如filter, map, reduce, find, match, sorted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For-Each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，通过访问者模式(Visitor)实现。

Stream可以由数组或集合创建，对流的操作分为两种：

1.中间操作：每次返回一个新的流，可以有多个。
2.终端操作：每个流只能进行一次终端操作，终端操作结束后流无法再次使用。终端操作会产生一个新的集合或值。

Stream有以下几个特性：

1.stream不存储数据，而是按照特定的规则对数据进行计算，一般会输出结果。
2.stream不会改变数据源，通常情况下会产生一个新的集合或一个值。
3.stream具有延迟执行特性，只有调用终端操作时，中间操作才会执行。

3.生成流

在 Java 8 中, 集合接口有两个方法来生成流：

stream() − 为集合创建串行流。

parallelStream() − 为集合创建并行流。

tips：java 字符串为空的情况

String a="";
String b=null;
System.out.println(a.isEmpty());
System.out.println(b.isEmpty());

生成流的例子：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;public class UseStream {public static void main(String[] args) {List<String> s= Arrays.asList("python"," ","xiaoxu","123","js","");System.out.println(s);System.out.println(s.getClass());System.out.println(s.stream().filter(str -> !str.isEmpty()));System.out.println(s.stream().filter(str -> !str.isEmpty()).collect(Collectors.toList()));System.out.println(s.stream().filter(str -> !str.isEmpty()).collect(Collectors.toList()).getClass());List<String> filtered=s.stream().filter(str -> !str.isEmpty()).collect(Collectors.toList());System.out.println(filtered);System.out.println(filtered.getClass());}
}

创建多种方式如下，stream可以通过集合数组创建：

1.通过java.util.Collection.stream()，java.util.Collection.parallelStream()用集合创建流

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;public class Mstream {public static void main(String[] args) {//1.通过java.util.Collection.stream()，java.util.Collection.parallelStream()创建List<String> s= Arrays.asList("a","b");//创建一个顺序流Stream<String> stream=s.stream();//创建一个并行流Stream<String> parallelStream=s.parallelStream();}
}

2.通过java.util.Arrays.stream(T[] array)方法用数组创建流：

import java.util.stream.IntStream;
import java.util.Arrays;int[] arr={1,5,7};
IntStream ints_tream=Arrays.stream(arr);

3.使用Stream的静态方法：of()、iterate()、generate()

import java.util.stream.Stream;Stream<Integer> i1=Stream.of(1,8,9);
Stream<Integer> i2=Stream.iterate(5,x->x+3).limit(4);
i2.forEach(System.out::println);
Stream<Double> i3=Stream.generate(Math::random).limit(3);
i3.forEach(System.out::println);

5
8
11
14
0.02766533296035878
0.779837131876051
0.6171275733047784

4.stream和parallelStream简单区分：stream是顺序流，由主线程按顺序对流执行操作，而parallelStream是并行流，内部以多线程并行执行的方式对流进行操作，前提是流中的数据处理没有顺序要求。如果流中的数据量足够大，并行流可以加快处理度。

除了直接创建并行流，还可以通过parallel()把顺序流转换成并行流：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Optional;List<Integer> ll=Arrays.asList(1,4,4,6);
Optional<Integer> k=ll.stream().parallel().filter(x->x==4).findFirst();
System.out.println(k.get());

5.Optional

Optional类是一个可以为null的容器对象。如果值存在则isPresent（）方法会返回true，调用get（）方法会返回该对象。

4 forEach

Stream 提供了新的方法 'forEach’来迭代流中的每个数据。

java中有多种方式对集合进行遍历，Collection.stream().forEach()和Collection.forEach()

4.1 增强for遍历集合

idea快捷导入类（import class），比如下面，在List后面光标，按下alt+enter，按下"import class",就会导入：import java.util.List
常见的java遍历集合的形式：增强for，输入a.for，idea快捷形成如下快捷方式：

4.2 函数式java：Collection.forEach()遍历集合

使用函数式JavaCollection.forEach()遍历：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Consumer;public class ForEac {public static void main(String[] args) {List<String> a= Arrays.asList("A","D","C","E");Consumer<String> consumer_me= System.out::println;a.forEach(consumer_me);}
}

4.3 集合流上调用：Collection.stream().forEach()

public static void main(String[] args) {List<String> a= Arrays.asList("A","D","C","E");Consumer<String> consumer_me= System.out::println;a.forEach(consumer_me);a.stream().forEach(consumer_me);}

4.4 Parallel Stream

并发流允许我们在多个线程中执行stream，在这种情况下，执行顺序也不明确的。Java只需要在调用任何最终操作（例如Collectors.toList() ）之前完成所有线程。

public class ForEac {public static void main(String[] args) {List<String> a= Arrays.asList("A","D","C","E");Consumer<String> consumer_me= System.out::println;a.forEach(consumer_me);
//        a.stream().forEach(consumer_me);System.out.println("-----------------");a.parallelStream().forEach(System.out::println);}
}

并发流，并不会按照插入顺序打印：

4.5 列表中使用的forEach（）会使用自定义迭代器，而stream（）.forEach（）只是从列表中逐个获取元素，会忽略迭代器

4.6 两个forEach（）方法之间的另一个细微差别是Java明确允许使用迭代器修改元素。相反，stream不能。

4.7 例子：以下代码片段使用 forEach 输出了10个随机数

public static void main(String[] args) {Random random=new Random();System.out.println(random.ints());System.out.println(random.ints().limit(10));random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);
}

5 map

map 方法用于映射每个元素到对应的结果，以下代码片段使用 map 输出了元素对应的平方数

public static void main(String[] args) {List<Integer> num= Arrays.asList(1,3,6,8,9,1);List<Integer> squareList=num.stream().map(i->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());System.out.println(squareList);
}

[1, 9, 36, 64, 81]

6 filter

filter 方法用于通过设置的条件过滤出元素。以下代码片段使用 filter 方法过滤出空字符串

List<String> str=Arrays.asList("abc","","gh"," ","e");
List<String> fil_str=str.stream().filter(s->!s.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
System.out.println(fil_str);

[abc, gh,  , e]

tips:因为字符串的isEmpty()，对于null来调用，会报空指针异常

所以在使用stream()的时候，要注意lambda方法中，异常数据是否会抛错的情况

7 limit

limit 方法用于获取指定数量的流。以下代码片段使用 limit 方法打印出 10 条数据

Random r=new Random();
r.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

8 sorted

sorted 方法用于对流进行排序。以下代码片段使用 sorted 方法对输出的 10 个随机数进行排序

Random r=new Random();
r.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

9 Collectors

Collectors 类实现了很多归约操作，例如将流转换成集合和聚合元素。Collectors 可用于返回列表或字符串

List<String> s= Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd"," ", "jkl");
List<String> fil=s.stream().filter(str->!str.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
System.out.println("筛选列表："+fil);
String st=s.stream().filter(str->!str.isEmpty()).collect(Collectors.joining(";"));
System.out.println("合并字符串："+st);

筛选列表：[abc, bc, efg, abcd,  , jkl]
合并字符串：abc;bc;efg;abcd; ;jkl

10 统计

另外，一些产生统计结果的收集器也非常有用。它们主要用于int、double、long等基本类型上，它们可以用来产生类似如下的统计结果。

import java.util.*;public static void main(String[] args) {List<Integer> numbers=Arrays.asList(3,2,2,3,7,9,3);IntSummaryStatistics stats=numbers.stream().mapToInt(x->x).summaryStatistics();System.out.println("列表中最大的数："+stats.getMax());System.out.println("列表中最小的数："+stats.getMin());System.out.println("所有数之和："+stats.getSum());System.out.println("平均数："+stats.getAverage());}

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