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Java8新特性:StreamAPI(超详解)

27 人参与  2023年05月03日 13:53  分类 : 《随便一记》  评论

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Java8新特性:StreamAPI

前言一、Stream API说明二、为什么要使用Stream API?三、什么是 Stream?四、Stream 操作的三个步骤1、创建 Stream2、中间操作3、终止操作(终端操作) 五、创建Stream实例1、创建 Stream方式一:通过集合2、创建 Stream方式二:通过数组3、创建 Stream方式三:通过Stream的of()4、创建 Stream方式四:创建无限流 六、Stream 的中间操作1、筛选与切片2、映 射3、排序 七、Stream 的终止操作1、匹配与查找2、归约3、收集



前言

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一、Stream API说明

Stream API ( java.util.stream) 把真正的函数式编程风格引入到Java中。这是目前为止对Java类库最好的补充,因为Stream API可以极大提供Java程 序员的生产力,让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。 Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念,它可以指定你希望对集合进行的操作,可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。
使用 Stream API 对集合数据进行操作,就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。 也可以使用 Stream API来并行执行操作。简言之,Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

二、为什么要使用Stream API?

实际开发中,项目中多数数据源都来自于Mysql,Oracle等。但现在数据源可以更多了,有MongDB,Radis等,而这些NoSQL的数据就需要Java层面去处理。 Stream 和 Collection 集合的区别:Collection 是一种静态的内存数据结构,而 Stream 是有关计算的。前者是主要面向内存,存储在内存中,后者主要是面向 CPU,通过 CPU 实现计算。

三、什么是 Stream?

是数据渠道,用于操作数据源(集合、数组等)所生成的元素序列。 “集合讲的是数据,Stream讲的是计算!”

注意:

Stream关注的是对数据的运算,与CPU打交道,集合关注的是数据的存储,与内存打交道。Stream 自己不会存储元素。Stream 不会改变源对象。相反,他们会返回一个持有结果的新Stream。Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行

四、Stream 操作的三个步骤

1、创建 Stream

一个数据源(如:集合、数组),获取一个流。

2、中间操作

一个中间操作链,对数据源的数据进行处理。

3、终止操作(终端操作)

一旦执行终止操作,就执行中间操作链,并产生结果,之后,不会再被使用。

在这里插入图片描述

⭕ 注意:

一个中间操作链,对数据源的数据进行处理一旦执行终止操作,就执行中间操作链,并产生结果。之后,不会再被使用

五、创建Stream实例

1、创建 Stream方式一:通过集合

Java8 中的 Collection 接口被扩展,提供了两个获取流的方法:

方法描述
default Stream<E> stream()返回一个顺序流
default Stream<E> parallelStream()返回一个并行流

代码演示:

//创建 Stream方式一:通过集合    @Test    public void test1(){        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();//        default Stream<E> stream() : 返回一个顺序流        Stream<Employee> stream = employees.stream();//        default Stream<E> parallelStream() : 返回一个并行流        Stream<Employee> parallelStream = employees.parallelStream();    }

2、创建 Stream方式二:通过数组

Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流:

方法描述
static <T> Stream<T> stream(T[] array)返回一个流
public static IntStream stream(int[] array)返回一个 int 型流
public static LongStream stream(long[] array)返回一个 long 型流
public static DoubleStream stream(double[] array)返回一个 double 型流

代码演示:

//创建 Stream方式二:通过数组    @Test    public void test2(){        int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5,6};        //调用Arrays类的static <T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一个流        IntStream stream = Arrays.stream(arr);        Employee e1 = new Employee(1001,"Tom");        Employee e2 = new Employee(1002,"Jerry");        Employee[] arr1 = new Employee[]{e1,e2};        Stream<Employee> stream1 = Arrays.stream(arr1);    }

3、创建 Stream方式三:通过Stream的of()

可以调用Stream类静态方法 of(), 通过显示值创建一个流。它可以接收任意数量的参数。

方法描述
public static<T> Stream<T> of(T... values)返回一个流

代码演示:

//创建 Stream方式三:通过Stream的of()    @Test    public void test3(){        Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6);    }

4、创建 Stream方式四:创建无限流

可以使用静态方法 Stream.iterate()Stream.generate(), 创建无限流。

方法描述
public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)迭代
public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)生成

代码演示:

    //创建 Stream方式四:创建无限流    @Test    public void test4(){//      迭代//      public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)        //遍历前10个偶数        Stream.iterate(0, t -> t + 2).limit(10).forEach(System.out::println);//      生成//      public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)        Stream.generate(Math::random).limit(10).forEach(System.out::println);    }

六、Stream 的中间操作

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
部处理,称为“惰性求值”。

1、筛选与切片

方 法描 述
filter(Predicate p)接收 Lambda, 从流中排除某些元素
distinct()筛选,通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素
limit(long maxSize)截断流,使其元素不超过给定数量
skip(long n)跳过元素,返回一个扔掉了前 n个元素的流。若流中元素不足 n个,则返回一个空流。与 limit(n) 互补

代码演示:

//1-筛选与切片    @Test    public void test1(){        List<Employee> list = EmployeeData.getEmployees();//        filter(Predicate p)——接收 Lambda , 从流中排除某些元素。        Stream<Employee> stream = list.stream();        //练习:查询员工表中薪资大于7000的员工信息        stream.filter(e -> e.getSalary() > 7000).forEach(System.out::println);        System.out.println();//        limit(n)——截断流,使其元素不超过给定数量。        list.stream().limit(3).forEach(System.out::println);        System.out.println();//        skip(n) —— 跳过元素,返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个,则返回一个空流。与 limit(n) 互补        list.stream().skip(3).forEach(System.out::println);        System.out.println();//        distinct()——筛选,通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素        list.add(new Employee(1010,"刘强东",40,8000));        list.add(new Employee(1010,"刘强东",41,8000));        list.add(new Employee(1010,"刘强东",40,8000));        list.add(new Employee(1010,"刘强东",40,8000));        list.add(new Employee(1010,"刘强东",40,8000));//        System.out.println(list);        list.stream().distinct().forEach(System.out::println);    }

2、映 射

方法描述
map(Function f)接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,并将其映射成一个新的元素。
mapToDouble(ToDoubleFunction f)接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,产生一个新的 DoubleStream
mapToInt(ToIntFunction f)接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,产生一个新的 IntStream
mapToLong(ToLongFunction f)接收一个函数作为参数,该函数会被应用到每个元素上,产生一个新的 LongStream
flatMap(Function f)接收一个函数作为参数,将流中的每个值都换成另一个流,然后把所有流连接成一个流

代码演示:

 //映射    @Test    public void test2(){//        map(Function f)——接收一个函数作为参数,将元素转换成其他形式或提取信息,该函数会被应用到每个元素上,并将其映射成一个新的元素。        List<String> list = Arrays.asList("aa", "bb", "cc", "dd");        list.stream().map(str -> str.toUpperCase()).forEach(System.out::println);//        练习1:获取员工姓名长度大于3的员工的姓名。        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();        Stream<String> namesStream = employees.stream().map(Employee::getName);        namesStream.filter(name -> name.length() > 3).forEach(System.out::println);        System.out.println();        //练习2:        Stream<Stream<Character>> streamStream = list.stream().map(StreamAPITest1::fromStringToStream);        streamStream.forEach(s ->{            s.forEach(System.out::println);        });        System.out.println();//        flatMap(Function f)——接收一个函数作为参数,将流中的每个值都换成另一个流,然后把所有流连接成一个流。        Stream<Character> characterStream = list.stream().flatMap(StreamAPITest1::fromStringToStream);        characterStream.forEach(System.out::println);    }    //将字符串中的多个字符构成的集合转换为对应的Stream的实例    public static Stream<Character> fromStringToStream(String str){//aa        ArrayList<Character> list = new ArrayList<>();        for(Character c : str.toCharArray()){            list.add(c);        }       return list.stream();    }    @Test    public void test3(){        ArrayList list1 = new ArrayList();        list1.add(1);        list1.add(2);        list1.add(3);        ArrayList list2 = new ArrayList();        list2.add(4);        list2.add(5);        list2.add(6);//        list1.add(list2);        list1.addAll(list2);        System.out.println(list1);    }

3、排序

方法描述
sorted()产生一个新流,其中按自然顺序排序
sorted(Comparator com)产生一个新流,其中按比较器顺序排序

代码演示:

//3-排序    @Test    public void test4(){//        sorted()——自然排序        List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7);        list.stream().sorted().forEach(System.out::println);        //抛异常,原因:Employee没有实现Comparable接口//        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();//        employees.stream().sorted().forEach(System.out::println);//        sorted(Comparator com)——定制排序        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();        employees.stream().sorted( (e1,e2) -> {           int ageValue = Integer.compare(e1.getAge(),e2.getAge());           if(ageValue != 0){               return ageValue;           }else{               return -Double.compare(e1.getSalary(),e2.getSalary());           }        }).forEach(System.out::println);    }

七、Stream 的终止操作

终端操作会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值,例 如:List、Integer,甚至是 void 。 流进行了终止操作后,不能再次使用。

1、匹配与查找

方法描述
allMatch(Predicate p)检查是否匹配所有元素
anyMatch(Predicate p)检查是否至少匹配一个元素
noneMatch(Predicate p)检查是否没有匹配所有元素
findFirst()返回第一个元素
findAny()返回当前流中的任意元素
count()返回流中元素总数
max(Comparator c)返回流中最大值
min(Comparator c)返回流中最小值
forEach(Consumer c)内部迭代(使用 Collection 接口需要用户去做迭代,称为外部迭代。相反,Stream API 使用内部迭代——它帮你把迭代做了)

代码演示:

 //1-匹配与查找    @Test    public void test1(){        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();//        allMatch(Predicate p)——检查是否匹配所有元素。//          练习:是否所有的员工的年龄都大于18        boolean allMatch = employees.stream().allMatch(e -> e.getAge() > 18);        System.out.println(allMatch);//        anyMatch(Predicate p)——检查是否至少匹配一个元素。//         练习:是否存在员工的工资大于 10000        boolean anyMatch = employees.stream().anyMatch(e -> e.getSalary() > 10000);        System.out.println(anyMatch);//        noneMatch(Predicate p)——检查是否没有匹配的元素。//          练习:是否存在员工姓“雷”        boolean noneMatch = employees.stream().noneMatch(e -> e.getName().startsWith("雷"));        System.out.println(noneMatch);//        findFirst——返回第一个元素        Optional<Employee> employee = employees.stream().findFirst();        System.out.println(employee);//        findAny——返回当前流中的任意元素        Optional<Employee> employee1 = employees.parallelStream().findAny();        System.out.println(employee1);    }    @Test    public void test2(){        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();        // count——返回流中元素的总个数        long count = employees.stream().filter(e -> e.getSalary() > 5000).count();        System.out.println(count);//        max(Comparator c)——返回流中最大值//        练习:返回最高的工资:        Stream<Double> salaryStream = employees.stream().map(e -> e.getSalary());        Optional<Double> maxSalary = salaryStream.max(Double::compare);        System.out.println(maxSalary);//        min(Comparator c)——返回流中最小值//        练习:返回最低工资的员工        Optional<Employee> employee = employees.stream().min((e1, e2) -> Double.compare(e1.getSalary(), e2.getSalary()));        System.out.println(employee);        System.out.println();//        forEach(Consumer c)——内部迭代        employees.stream().forEach(System.out::println);        //使用集合的遍历操作        employees.forEach(System.out::println);    }

2、归约

方法描述
reduce(T iden, BinaryOperator b)可以将流中元素反复结合起来,得到一个值。返回 T
reduce(BinaryOperator b)可以将流中元素反复结合起来,得到一个值。返回 Optional<T>

代码演示:

//2-归约    @Test    public void test3(){//        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//        练习1:计算1-10的自然数的和        List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);        Integer sum = list.stream().reduce(0, Integer::sum);        System.out.println(sum);//        reduce(BinaryOperator) ——可以将流中元素反复结合起来,得到一个值。返回 Optional<T>//        练习2:计算公司所有员工工资的总和        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();        Stream<Double> salaryStream = employees.stream().map(Employee::getSalary);//        Optional<Double> sumMoney = salaryStream.reduce(Double::sum);        Optional<Double> sumMoney = salaryStream.reduce((d1,d2) -> d1 + d2);        System.out.println(sumMoney.get());    }

3、收集

方 法描 述
collect(Collector c)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

Collector 接口中方法的实现决定了如何对流执行收集的操作(如收集到 List、Set、Map)。

另外, Collectors 实用类提供了很多静态方法,可以方便地创建常见收集器实例,具体方法与实例如下表:

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

//3-收集    @Test    public void test4(){//        collect(Collector c)——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//        练习1:查找工资大于6000的员工,结果返回为一个List或Set        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();        List<Employee> employeeList = employees.stream().filter(e -> e.getSalary() > 6000).collect(Collectors.toList());        employeeList.forEach(System.out::println);        System.out.println();        Set<Employee> employeeSet = employees.stream().filter(e -> e.getSalary() > 6000).collect(Collectors.toSet());        employeeSet.forEach(System.out::println);    }

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