05、强大的 Stream API
5.1 Stream API说明
Java8中有两大最为重要的改变。第一个是Lambda 表达式；另外一个则是Stream API。
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。
5.2 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。
5.3 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 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。
5.4 Stream 的操作三个步骤
创建 Stream
一个数据源（如：集合、数组），获取一个
中间操作
一个中间操作链，对数据源的数据进行处理
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
5.5 Stream的创建
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
default Stream<E> stream() : 返回一个顺序流 default Stream<E> parallelStream() : 返回一个并行流
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：
static <T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一个流
重载形式，能够处理对应基本类型的数组：
public static IntStream stream(int[] array) public static LongStream stream(long[] array) public static DoubleStream stream(double[] array)
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。
public static<T> Stream<T> of(T... values) : 返回一个流
创建Stream 方式四：创建无限流
可以使用静态方法Stream.iterate() 和 Stream.generate()，创建无限流。
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
/** * 1. 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 * * 2. * ①Stream 自己不会存储元素。 * ②Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。 * ③Stream 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 * * 3.Stream 执行流程 * ① Stream的实例化 * ② 一系列的中间操作（过滤、映射、...) * ③ 终止操作 * * 4.说明： * 4.1 一个中间操作链，对数据源的数据进行处理 * 4.2 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 * * * 测试Stream的实例化 * * @author shkstart * @create 2019 下午 4:25 */ public class StreamAPITest { //创建Stream方式一：通过集合 @Test public void test01(){ 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(); } //创建Stream方式二：通过数组 @Test public void test02(){ int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5}; //调用Arrays类的static <T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一个流 IntStream stream = Arrays.stream(arr); Employee employee1 = new Employee(1001, "刘备", 25, 15000); Employee employee2 = new Employee(1002, "关羽", 31, 12000); Employee[] arr2 = {employee1, employee2}; Stream <Employee> stream1 = Arrays.stream(arr2); } //创建Stream方式三：通过Stream的of() @Test public void test03(){ Stream <Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6); } //创建Stream 方式四：创建无限流 @Test public void test04(){ //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) //生成10个随机数 Stream.generate(Math::random).limit(10).forEach(System.out::println); } }
5.6 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
2-映 射
3-排序
代码演示
/** * 测试Stream的中间操作 */ public class StreamAPITest2 { //筛选与切片 @Test public void test01(){ List <Employee> list = EmployeeData.getEmployees(); Stream <Employee> stream = list.stream(); //filter(Predicate p)——接收 Lambda ， 从流中排除某些元素。 //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 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",42,8000)); list.add(new Employee(1010,"刘强东",40,8000)); list.stream().distinct().forEach(System.out::println); } @Test public void test02(){ // 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> nameStream = employees.stream().map(Employee::getName); nameStream.filter(name->name.length() > 3).forEach(System.out::println); System.out.println(); // 练习2.map下面使用fromStringToStream //list.stream()会生成一个stream<string>,但是里面的每一个string 又会通过fromStringToStream再生成stream，最终的结果就是steam<stream> Stream <Stream <Character>> streamStream = list.stream().map(StreamAPITest2::fromStringToStream); streamStream.forEach(s->s.forEach(System.out::println));//遍历时候需要双层for循环 System.out.println(); //练习3 flatMap下面使用fromStringToStream // 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(StreamAPITest2::fromStringToStream); characterStream.forEach(System.out::println); //map和flatMap的区别： // map: 类似于add(),如果新增加的元素是一个stream的话，则是stream里面又有一个stream，即Stream<Stream> // faltMap: 类似于addAll(),如果新增加的是一个stream，则会把stream拆散，加入到大的stream中，即Stream } //将字符串中的多个字符构成的集合转换成对应的Strean的实例 public static Stream<Character> fromStringToStream(String str){ List <Character> list = new ArrayList <>(); for (char 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);// 如果添加的项是一个集合，则把该集合当成一个元素 [1, 2, 3, [4, 5, 6]] list1.addAll(list2);//如果添加的项是一个集合，则把集合拆分后再加入到list1中 [1, 2, 3, 4, 5, 6] System.out.println(list1); } //3-排序 @Test public void test04(){ // sorted()——自然排序 List <Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 89, -5, 26); 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)->{ //按照年龄升序，工资降序排列 int ageValue = Integer.compare(e1.getAge(), e2.getAge()); return ageValue != 0 ?ageValue : -Double.compare(e1.getSalary(),e2.getSalary()); }).forEach(System.out::println); } }
5.7 Stream的终止操作：匹配与查找
- 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
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 |
备注：map 和reduce 的连接通常称为map-reduce 模式，因Google 用它来进行网络搜索而出名。
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 |
具体方法与实例如下表
代码演示
/** * @author lxy * @version 1.0 * @Description 测试Stream的终止操作 * @date 2022/7/21 12:59 */ public class StreamAPITest3 { //1-匹配与查找 @Test public void test01(){ 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() > 8000); 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.stream().findAny(); System.out.println(employee1); } //2-匹配与查找2 @Test public void test02(){ 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： Optional <Double> maxSalary = employees.stream().map(e -> e.getSalary()).max((d1, d2) -> Double.compare(d1, d2)); 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); System.out.println(); //使用集合的遍历操作 employees.forEach(System.out::println); } //3-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);//实际上就是 传入俩值得到结果，再作为新值继续往后加 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)-> Double.sum(d1,d2)); System.out.println(sumMoney.get()); } //4-收集 @Test public void test04(){ // 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); } }
06、Optional类
6.1 Optional类的介绍
到目前为止，臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前，为了解决空指针异常，Google公司著名的Guava项目引入了Optional类，Guava通过使用检查空值的方式来防止代码污染，它鼓励程序员写更干净的代码。受到Google Guava的启发，Optional类已经成为Java 8类库的一部分。
Optional 类(java.util.Optional) 是一个容器类，它可以保存类型T的值，代表这个值存在。或者仅仅保存null，表示这个值不存在。原来用null 表示一个值不存在，现在Optional 可以更好的表达这个概念。并且可以避免空指针异常。
Optional类的Javadoc描述如下：这是一个可以为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。
Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测
创建Optional类对象的方法：
Optional.of(T t): 创建一个Optional 实例，t必须非空；
Optional.empty() : 创建一个空的Optional 实例
Optional.ofNullable(T t)：t可以为null
判断Optional容器中是否包含对象：
boolean isPresent() : 判断是否包含对象
void ifPresent(Consumer consumer) ：如果有值，就执行Consumer接口的实现代码，并且该值会作为参数传给它。
获取Optional容器的对象：
T get(): 如果调用对象包含值，返回该值，否则抛异常
T orElse(T other) ：如果有值则将其返回，否则返回指定的other对象。
T orElseGet(Supplier other) ：如果有值则将其返回，否则返回由Supplier接口实现提供的对象。
T orElseThrow(Supplier exceptionSupplier) ：如果有值则将其返回，否则抛出由Supplier接口实现提供的异常。
6.2 Optional的应用举例
/** * @author shkstart * @create 2019 下午 7:23 */ public class Girl { private String name; @Override public String toString() { return "Girl{" + "name='" + name + '\'' + '}'; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public Girl() { } public Girl(String name) { this.name = name; } }
- 创建一个Boy类
/** * @author shkstart * @create 2019 下午 7:22 */ public class Boy { private Girl girl; @Override public String toString() { return "Boy{" + "girl=" + girl + '}'; } public Girl getGirl() { return girl; } public void setGirl(Girl girl) { this.girl = girl; } public Boy() { } public Boy(Girl girl) { this.girl = girl; } }
- 创建测试类
/** * Optional类：为了在程序中避免出现空指针异常而创建的。 * * 常用的方法：ofNullable(T t) * orElse(T t) * @author lxy * @version 1.0 * @Description * @date 2022/7/21 14:53 */ public class OptionalTest { //传统的空指针异常以及解决办法 @Test public void test1(){ Boy boy = new Boy(); boy = null; // String girlName = getGirlName(boy); String girlName = getGirlName1(boy); System.out.println(girlName); } public String getGirlName(Boy boy){ return boy.getGirl().getName(); } //优化以后的getGirlName(): public String getGirlName1(Boy boy){ if(boy != null){ Girl girl = boy.getGirl(); if(girl != null){ return girl.getName(); } } return null; } //使用Optional解决空指针异常 @Test public void test2(){ /* Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例，t必须非空； Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例 Optional.ofNullable(T t)：t可以为null */ Girl girl = new Girl(); girl = null; // NullPointerException //of(T t):保证t是非空的 Optional <Girl> optionalGirl = Optional.of(girl); System.out.println(optionalGirl); //ofNullable(T t)：t可以为null Optional <Girl> optionalGirl1 = Optional.ofNullable(girl); System.out.println(optionalGirl1); //orElse(T t1):如果单前的Optional内部封装的t是非空的，则返回内部的t. //如果内部的t是空的，则返回orElse()方法中的参数t1. Girl girl1 = optionalGirl1.orElse(new Girl("赵丽颖")); System.out.println(girl1); } @Test public void test3(){ Boy boy = null; boy = new Boy(); boy = new Boy(new Girl("苍老师")); String girlName = getGirlName2(boy); System.out.println(girlName); } //使用Optional类的getGirlName() public String getGirlName2(Boy boy){ Optional <Boy> boyOptional = Optional.ofNullable(boy); Boy boy1 = boyOptional.orElse(new Boy(new Girl("迪丽热巴"))); Girl girl = boy1.getGirl(); Optional <Girl> girlOptional = Optional.ofNullable(girl); Girl girl1 = girlOptional.orElse(new Girl("古丽扎纳")); return girl1.getName(); } }
