Java8 Stream API

2022-08-09 15:26:39 浏览数 (1)

链接Stream概述

Stream 作为 Java 8 的一大亮点,它与 java.io 包里的 InputStream 和 OutputStream 是完全不同的概念。它也不同于 StAX 对 XML 解析的 Stream,也不是 Amazon Kinesis 对大数据实时处理的 Stream。Java 8 中的 Stream 是对集合(Collection)对象功能的增强,它专注于对集合对象进行各种非常便利、高效的聚合操作(aggregate operation),或者大批量数据操作 (bulk data operation)。Stream API 借助于同样新出现的 Lambda 表达式,极大的提高编程效率和程序可读性。同时它提供串行和并行两种模式进行汇聚操作,并发模式能够充分利用多核处理器的优势,使用 fork/join 并行方式来拆分任务和加速处理过程。通常编写并行代码很难而且容易出错, 但使用 Stream API 无需编写一行多线程的代码,就可以很方便地写出高性能的并发程序。所以说,Java 8 中首次出现的 java.util.stream 是一个函数式语言 多核时代综合影响的产物。

流(Stream)是数据通道,用于操作数据源(集合,数组等)所生成的元素序列

“集合讲的的是数据,流讲的是计算”

注意:

 ① Stream不会存储元素

 ② Stream不会改变源对象,相反他们会返回一个持有结果的新的Stream

 ③ Stream操作是延迟执行的,这意味着他们等到需要结果的时候才会执行(惰性求值)

流的构成

当我们使用一个流的时候,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,如下图所示。

有多种方式生成 Stream Source:

从 Collection 和数组

从 BufferedReader

  • java.io.BufferedReader.lines()
  • Collection.stream()
  • Collection.parallelStream()
  • Arrays.stream(T array) or Stream.of()

  • 静态工厂
  • java.util.stream.IntStream.range()
  • java.nio.file.Files.walk()
  • 自己构建
  • 其它
    • Random.ints()
    • BitSet.stream()
    • Pattern.splitAsStream(java.lang.CharSequence)
    • JarFile.stream()
    • java.util.Spliterator

一:创建Stream

1.Collection提供了两个方法 stream() 和 paralleStream()

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@Test
 public void test4(){
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        Stream<Integer> stream = list.stream();//串行流
        Stream<Integer> integerStream = list.parallelStream();//并行流
    }

2.通过Arrays中的stream()获取一个Stream

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    String[] strArr=new String[]{"张三","李四","赵六","王五"};
    Stream stream=Arrays.stream(strArr);

3.通过Stream的of()获取一个Stream

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Stream stream=Stream.of("张三","李四","赵六","王五");

4.创建无限流(无穷的数据局)

1.生成

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//通过生成器产生5个10以内的随机数,如果不使用limit就会无限生成10以内随机数
Stream.generate(() -> Math.random() * 10).limit(5).forEach(System.out::println);

2.迭代

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//通过迭代的方式(一元运算)生成5个数
Stream.iterate(0,x->x 2).limit(5).forEach(System.out::println);

二:中间操作

多个中间操作可以连接起来形成一个流水线,除非流水线上触发终止操作,否则中间操作不会执行任何的处理,而在终止操作时一次性全部执行,称为“惰性求值”

①筛选与切片

  1. filter----接收Lambda,从流中排除某些元
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@Test
  public void test13(){
    Integer[] sixNums = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
    //filter()中需要使用断言型接口(Predicate)
    Integer[] evens =
        Stream.of(sixNums).filter(n -> n%2 == 0).toArray(Integer[]::new);
    for(int even : evens)
      System.out.println(even);
  }

2.limit----截断流,使其元素不超过给定数量

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List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,523,21,55);
Stream<Integer> stream3 = list.stream().limit(3);
stream3.forEach(System.out::println);
--------------------输出---------------------
1
2
3

3.skip----跳过元素返回一个抛弃了前n个元素的流,若流中元素不满足n个,则返回一个空流,与limit形成互补

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List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,523,21,55);
Stream<Integer> stream3 = list.stream().skip(3);
stream3.forEach(System.out::println);
--------------------输出---------------------
523
21
55

4.distinct----筛选,通过流所所生成元素的hashCode()和equals()去除重复元素

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List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,3,2,4);
  Stream<Integer> stream3 = list.stream().distinct();
  stream3.forEach(System.out::println);
  --------------------输出---------------------
  1
  2
  3
  4

注意:自定义的实体类使用distinct去重时,一定要先重写hashCode()和equals()

②映射

1.map----接收Lambda,将元素转换为其他形式或提取信息时,接收一个函数作为参数,该函数被应用到每个元素上,并将其映射成一个新的元素

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@Test
  public void test10(){
    List<String> strList=Arrays.asList("abcd","java8","select","where");
    strList.stream().map(String::toUpperCase).
        collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);

  }

2.flatMap----接收一个函数作为参数,将流中的每个值都换成另一个流,然后把所有流连接一个流

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@Test
  public void test12(){
    Stream<List<Integer>> inputStream = Stream.of(
        Arrays.asList(1),
        Arrays.asList(2, 3),
        Arrays.asList(4, 5, 6)
    );
    Stream<Integer> outputStream = inputStream.
        flatMap((childList) -> childList.stream());
    outputStream.forEach(System.out::println);
  }

flatMap 把 input Stream 中的层级结构扁平化,就是将最底层元素抽出来放到一起,最终 output 的新 Stream 里面已经没有 List 了,都是直接的数字。

③排序

1.sorted() 自然排序 按照Comparable的方式

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List<String> list = Arrays.asList("aa","cc","bb");
Stream<String> stream3 = list.stream().sorted();
stream3.forEach(System.out::println);
---------------输出-----------
aa
bb
cc

2.sorted( Comparator com)定制排序

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List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
 Stream<Integer> stream3 = list.stream().sorted(Integer::compare);
 stream3.forEach(System.out::println);
 --------------输出--------------
 1
 2
 3
 3
 6
 8
 9

终止操作

①查找与匹配

1.allMatch----检查是否匹配所有元素

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//allMatch()里面的时断言型接口(Predicate)
 List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
 boolean b = list.stream().allMatch(x -> x > 3);
 System.out.println(b);
 ------------------输出--------------------
 false
 //因为不是所有的数都大于3

2.anyMatch----检查是否有匹配至少一个元素

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//anyMatch()里面的时断言型接口(Predicate)
 List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
 boolean b = list.stream().anyMatch(x -> x > 3);
 System.out.println(b);
  ------------------输出--------------------
 true
 //只要有大于3的数就返回true

3.noneMatch----检查是否没有匹配的元素

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//noneMatch()里面的时断言型接口(Predicate)
List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
boolean b = list.stream().noneMatch(x -> x > 3);
System.out.println(b);
 ------------------输出--------------------
 false
 //双重否定,返回false就是有匹配的元素

4.findFirst----返回第一个元素

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List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
Optional<Integer> first = list.stream().findFirst();
System.out.println(first.get());
-----------------输出----------------
1

5.findAny----返回当前流中的任意一元素

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List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
Optional<Integer> first = list.stream().findAny();
System.out.println(first.get());
-----------------输出----------------
1
--------------------- 

6.count-----返回流中元素的总数

代码语言:javascript复制
List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
long count = list.stream().count();
System.out.println(count);
-----------------输出----------------
7
--------------------- 

7.max----返回流中最大值

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List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
 Optional<Integer> max = list.stream().max(Integer::compareTo);
 System.out.println(max.get());
 -----------------输出----------------
9
---------------------

8.min----返回流中的最小值

代码语言:javascript复制
List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
Optional<Integer> min = list.stream().min(Integer::compareTo);
System.out.println(min.get());
 -----------------输出----------------
1
---------------------

9.forEach----遍历流中的元素

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List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
 list.stream().forEach(System.out::println);
 -----------------输出----------------
1
3
2
6
8
3
9
//注意:forEach的迭代操作是由Stream API完成的称为内部迭代
//借助于iterator的方式为外部迭代
---------------------

②归约

1. reduce(T identity,BinaryOperator)—可以将流中元素反复结合起来得到一个值,返回T

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List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
 Integer reduce = list.stream().reduce(0, (x, y) -> x   y);
 System.out.println(reduce);
 -----------------输出----------------
 32
 //根据2元运算将所有的数加起来
 //首先以0为x,1为y,结果为1,然后1为x,取3为y,结果为4,以4为x...以此类推
--------------------- 

2.reduce(BinaryOpreator)----可以将流中元素反复结合起来,返回Optional< T >

代码语言:javascript复制
 List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,2,6,8,3,9);
 Optional<Integer> reduce = list.stream().reduce((x, y) -> x   y);
 System.out.println(reduce.get());
  -----------------输出----------------
 32
 //原理同上,只是这里没有初始值,直接取1为x
 //所以ist就有可能为空,当返回的值可能为空时,结果存储在Optional容器中,避免空指针异常
---------------------

③收集

collect----将流转换为其他形式,接收一个Collector接口的实现,用于给Stream中元素做汇总的方法

接下来进行详细介绍 首先创建一个实体类

代码语言:javascript复制
public class User {
    private String name;
    private Integer age;
    private double salary;

    public User(String name, Integer age, double salary) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.salary = salary;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

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

    public Integer getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(Integer age) {
        this.age = age;
    }

    public double getSalary() {
        return salary;
    }

    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{"  
                "name='"   name   '''  
                ", age="   age  
                ", salary="   salary  
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        User user = (User) o;
        return Double.compare(user.salary, salary) == 0 &&
                Objects.equals(name, user.name) &&
                Objects.equals(age, user.age);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age, salary);
    }
}

在测试类中准备好数据

代码语言:javascript复制
public class StreamTest {
   List<User> user = Arrays.asList(new User("张三",12,1000.00),
                                    new User ("李四",32,4000),
                                    new User ("王五",40,4000),
                                    new User ("王五",40,4000));
}

1.根据名称生成一个新的List

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List<String> list = user.stream().map(User::getName).collect(Collectors.toList());
 list.forEach(System.out::println);
 -----------------输出--------------
 张三
 李四
 王五
 王五
---------------------

2.根据名称生成一个新的Set

代码语言:javascript复制
Set<String> set = user.stream().map(User::getName).collect(Collectors.toSet());
 set.forEach(System.out::println);
 -----------------输出--------------
 张三
 李四
 王五
---------------------

3.根据名称生成一个新的HashSet

代码语言:javascript复制
HashSet<String> hashSet = user.stream().map(User::getName).collect(Collectors.toCollection(HashSet::new));
 hashSet.forEach(System.out::println);
 -----------------输出--------------
 李四
 张三
 王五
---------------------

4.获取流中的元素总数

代码语言:javascript复制
Long count = user.stream().collect(Collectors.counting());
System.out.println(count);
-----------------输出--------------
4

5.根据工资获取平均值

代码语言:javascript复制
Double avg = user.stream().collect(Collectors.averagingDouble(User::getSalary));
System.out.println(avg);
-----------------输出--------------
3250.0
---------------------

6.根据工资获取总和

代码语言:javascript复制
Double sum = user.stream().collect(Collectors.summingDouble(User::getSalary));
System.out.println(sum);
-----------------输出--------------
13000.0
---------------------

7.根据工资获取组函数

代码语言:javascript复制
 DoubleSummaryStatistics sum = user.stream().collect(Collectors.summarizingDouble(User::getSalary));
 System.out.println(sum);
 -----------------输出--------------
 DoubleSummaryStatistics{count=4, sum=13000.000000, min=1000.000000, average=3250.000000, max=4000.000000}
---------------------

8.根据工资获取最大值

代码语言:javascript复制
 Optional<User> max = user.stream().collect(Collectors.maxBy(Comparator.comparingDouble(User::getSalary)));
 System.out.println(max.get());
 -----------------输出--------------
 User{name='李四', age=32, salary=4000.0}
---------------------

9.根据工资获取最小值

代码语言:javascript复制
Optional<User> min = user.stream().collect(Collectors.minBy(Comparator.comparingDouble(User::getSalary)));
 System.out.println(min.get());
 -----------------输出--------------
 User{name='张三', age=12, salary=1000.0}
---------------------

10.分组

代码语言:javascript复制
Map<Double, List<User>> map = user.stream().collect(Collectors.groupingBy(User::getSalary));
System.out.println(map);
-----------------输出--------------
{4000.0=[User{name='李四', age=32, salary=4000.0}, User{name='王五', age=40, salary=4000.0}, User{name='王五', age=40, salary=4000.0}], 1000.0=[User{name='张三', age=12, salary=1000.0}]}
---------------------

11.多级分组

代码语言:javascript复制
Map<Double, Map<String, List<User>>> collect = user.stream().collect(Collectors.groupingBy(User::getSalary, Collectors.groupingBy(
                u -> {
                    if ( u.getAge() <= 12) {
                        return "青年";
                    } else if ( u.getAge() <= 32) {
                        return "中年";
                    } else {
                        return "老年";
                    }
                }
        )));
System.out.println(collect);    
-----------------输出--------------    
{4000.0={老年=[User{name='王五', age=40, salary=4000.0}, User{name='王五', age=40, salary=4000.0}], 中年=[User{name='李四', age=32, salary=4000.0}]}, 1000.0={青年=[User{name='张三', age=12, salary=1000.0}]}}
---------------------

12。分区

代码语言:javascript复制
Map<Boolean, List<User>> collect1 = user.stream().collect(Collectors.partitioningBy(e -> e.getSalary() > 3000));
System.out.println(collect1);
-----------------输出--------------   
{false=[User{name='张三', age=12, salary=1000.0}], true=[User{name='李四', age=32, salary=4000.0}, User{name='王五', age=40, salary=4000.0}, User{name='王五', age=40, salary=4000.0}]}
---------------------

13.连接

代码语言:javascript复制
String s = user.stream().map(User::getName).collect(Collectors.joining("--"));
System.out.println(s);
-----------------输出--------------
张三--李四--王五--王五
---------------------

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