Java Stream

Java Stream 是 Java 8 引入的一种新功能，旨在简化集合操作和数据处理。Stream API 提供了一种声明性的方法来处理数据集合，使代码更加简洁和易读。下面将深入解析 Java Stream 编程，包括其基本概念、常用操作和一些高级用法。

基本概念

什么是 Stream？

Stream 是一个允许你以声明性方式（类似于 SQL 语句）处理数据序列的抽象。Stream 并不是数据结构，它不存储数据，而是从数据源（如集合、数组、I/O channel，生成器等）获取数据并进行某种操作。

特性

1. 无存储：Stream 不存储数据，只是对原数据的操作视图。
2. 函数式编程：Stream 支持使用 lambda 表达式进行操作。
3. 惰性求值：Stream 操作是惰性执行的，只有在需要结果的时候才会执行。
4. 可并行化：Stream 可以轻松地并行化，利用多核处理器。

创建 Stream

从集合创建

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
Stream<String> stream = list.stream();

从数组创建

String[] array = {
   "a", "b", "c"};
Stream<String> stream = Arrays.stream(array);

使用 Stream.of

Stream<String> stream = Stream.of("a", "b", "c");

从文件创建

try (Stream<String> lines = Files.lines(Paths.get("file.txt"))) {
   
    // 处理文件行
}

常用操作

Stream 操作分为两类：中间操作和终端操作。

中间操作

中间操作返回一个新的 Stream，它们是惰性求值的，即不会立刻执行，直到遇到终端操作。

1. filter: 筛选

   List<String> result = list.stream()
                             .filter(s -> s.startsWith("a"))
                             .collect(Collectors.toList());
   

2. map: 映射

   List<Integer> lengths = list.stream()
                               .map(String::length)
                               .collect(Collectors.toList());
   

3. flatMap: 扁平化

   List<String> list = Arrays.asList("a,b,c", "d,e,f");
   List<String> result = list.stream()
                             .flatMap(s -> Arrays.stream(s.split(",")))
                             .collect(Collectors.toList());
   

4. sorted: 排序

   List<String> sortedList = list.stream()
                                 .sorted()
                                 .collect(Collectors.toList());
   

5. distinct: 去重

   List<String> distinctList = list.stream()
                                   .distinct()
                                   .collect(Collectors.toList());
   

6. limit 和 skip: 截取

   List<String> limitedList = list.stream()
                                  .limit(2)
                                  .collect(Collectors.toList());
   

终端操作

终端操作会触发 Stream 的惰性求值，并且会关闭 Stream。

1. forEach: 遍历

   list.stream().forEach(System.out::println);
   

2. collect: 收集

   List<String> collectedList = list.stream()
                                    .collect(Collectors.toList());
   

3. reduce: 归约

   Optional<String> concatenated = list.stream()
                                       .reduce((s1, s2) -> s1 + s2);
   

4. count: 计数

   long count = list.stream().count();
   

5. anyMatch, allMatch, noneMatch: 匹配

   boolean anyStartsWithA = list.stream().anyMatch(s -> s.startsWith("a"));
   

6. findFirst, findAny: 查找

   Optional<String> first = list.stream().findFirst();
   

高级用法

并行流

通过 parallelStream 创建并行流，可以利用多核处理器并行处理数据：

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
list.parallelStream().forEach(System.out::println);

自定义收集器

可以创建自定义的收集器来处理复杂的收集需求。Collectors 提供了各种内置的收集器，如 toList, toSet, joining 等：

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
String result = list.stream()
                    .collect(Collectors.joining(", "));

分组和分区

利用 Collectors.groupingBy 和 Collectors.partitioningBy 进行分组和分区：

Map<Integer, List<String>> groupedByLength = list.stream()
                                                 .collect(Collectors.groupingBy(String::length));

Map<Boolean, List<String>> partitionedByLength = list.stream()
                                                     .collect(Collectors.partitioningBy(s -> s.length() > 1));

总结

Java Stream API 提供了一种强大而简洁的方式来处理集合和数据流。通过学习和掌握 Stream 的基本操作和高级用法，能够极大地提升代码的可读性和开发效率。在实际应用中，熟练使用 Stream 可以使数据处理任务变得更加简单和直观。