Java--Stream流详解

简介: Stream是Java 8 API添加的一个新的抽象,称为流Stream,以一种声明性方式处理数据集合(侧重对于源数据计算能力的封装,并且支持序列与并行两种操作方式)

Stream流是从支持数据处理操作的源生成的元素序列,源可以是数组、文件、集合、函数。流不是集合元素,它不是数据结构并不保存数据,它的主要目的在于计算
Stream流是对集合(Collection)对象功能的增强,与Lambda表达式结合,可以提高编程效率、间接性和程序可读性。
特点
1、代码简洁:函数式编程写出的代码简洁且意图明确,使用stream接口让你从此告别for循环

2、多核友好:Java函数式编程使得编写并行程序如此简单,就是调用一下方法

流程
1、将集合转换为Stream流(或者创建流)

2、操作Stream流(中间操作,终端操作)

stream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

一、流创建操作

生成流的方式主要有五种
1、Stream创建
Stream stream1 = Stream.of(1,2,3,4,5);
2、Collection集合创建(应用中最常用的一种)
List integerList = new ArrayList<>();

    integerList.add(1);
    integerList.add(2);
    integerList.add(3);
    integerList.add(4);
    integerList.add(5);
    Stream<Integer> listStream = integerList.stream();

3、Array数组创建
int[] intArr = {1, 2, 3, 4, 5};

    IntStream arrayStream = Arrays.stream(intArr);

通过Arrays.stream方法生成流,并且该方法生成的流是数值流【即IntStream】而不是 Stream

注:

使用数值流可以避免计算过程中拆箱装箱,提高性能。

Stream API提供了mapToInt、mapToDouble、mapToLong三种方式将对象流【即Stream 】转换成对应的数值流,同时提供了boxed方法将数值流转换为对象流
4、文件创建
try {

        Stream<String> fileStream = Files.lines(Paths.get("data.txt"), Charset.defaultCharset());
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }

通过Files.line方法得到一个流,并且得到的每个流是给定文件中的一行
**5、函数创建
iterator**
Stream iterateStream = Stream.iterate(0, n -> n + 2).limit(5);
iterate方法接受两个参数,第一个为初始化值,第二个为进行的函数操作,因为iterator生成的流为无限流,通过limit方法对流进行了截断,只生成5个偶数
generator
Stream generateStream = Stream.generate(Math::random).limit(5);
generate方法接受一个参数,方法参数类型为Supplier ,由它为流提供值。generate生成的流也是无限流,因此通过limit对流进行了截断

二、操作符

流的操作类型主要分为两种:中间操作符、终端操作符
(一)中间操作符

通常对于Stream的中间操作,可以视为是源的查询,并且是懒惰式的设计,对于源数据进行的计算只有在需要时才会被执行,与数据库中视图的原理相似;

Stream流的强大之处便是在于提供了丰富的中间操作,相比集合或数组这类容器,极大的简化源数据的计算复杂度

一个流可以跟随零个或多个中间操作。其目的主要是打开流,做出某种程度的数据映射/过滤,然后返回一个新的流,交给下一个操作使用

这类操作都是惰性化的,仅仅调用到这类方法,并没有真正开始流的遍历,真正的遍历需等到终端操作时,常见的中间操作有下面即将介绍的 filter、map 等
image.png

public static void main(String[] args) {
    List<User> userList = getUserList();
}

private static List<User> getUserList() {
    List<User> userList = new ArrayList<>();

    userList.add(new User(1,"张三",18,"上海"));
    userList.add(new User(2,"王五",16,"上海"));
    userList.add(new User(3,"李四",20,"上海"));
    userList.add(new User(4,"张雷",22,"北京"));
    userList.add(new User(5,"张超",15,"深圳"));
    userList.add(new User(6,"李雷",24,"北京"));
    userList.add(new User(7,"王爷",21,"上海"));
    userList.add(new User(8,"张三丰",18,"广州"));
    userList.add(new User(9,"赵六",16,"广州"));
    userList.add(new User(10,"赵无极",26,"深圳"));

    return userList;
}

1、filter;过滤
用于通过设置的条件过滤出元素
//1、filter:输出ID大于6的user对象
List filetrUserList = userList.stream().filter(user -> user.getId() > 6).collect(Collectors.toList());
filetrUserList.forEach(System.out::println);
image.png
2、map
接受一个函数作为参数。这个函数会被应用到每个元素上,并将其映射成一个新的元素(使用映射一词,是因为它和转换类似,但其中的细微差别在于它是“创建一个新版本”而不是去“修改”)
List mapUserList = userList.stream().map(user -> user.getName() + "用户").collect(Collectors.toList());
mapUserList.forEach(System.out::println);
image.png
3、distinct:去重
返回一个元素各异(根据流所生成元素的hashCode和equals方法实现)的流
//3、distinct:去重
List distinctUsers = userList.stream().map(User::getCity).distinct().collect(Collectors.toList());
distinctUsers.forEach(System.out::println);
image.png
4、sorted
返回排序后的流
//4、sorted:排序,根据名字倒序
userList.stream().sorted(Comparator.comparing(User::getName).reversed()).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);
image.png
5、limit
会返回一个不超过给定长度的流
//5、limit:取前5条数据
userList.stream().limit(5).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);
image.png
6、skip
返回一个扔掉了前n个元素的流
//6、skip:跳过第几条取后几条
userList.stream().skip(7).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);
image.png
7、flatMap
使用flatMap方法的效果是,各个数组并不是分别映射成一个流,而是映射成流的内容。所有使用map(Arrays::stream)时生成的单个流都被合并起来,即扁平化为一个流
//7、flatMap:数据拆分一对多映射
userList.stream().flatMap(user -> Arrays.stream(user.getCity().split(","))).forEach(System.out::println);
map:对流中每一个元素进行处理
flatMap:流扁平化,让你把一个流中的“每个值”都换成另一个流,然后把所有的流连接起来成为一个流
本质区别:map是对一级元素进行操作,flatmap是对二级元素操作map返回一个值;flatmap返回一个流,多个值

应用场景:map对集合中每个元素加工,返回加工后结果;flatmap对集合中每个元素加工后,做扁平化处理后(拆分层级,放到同一层)然后返回
8、peek
对元素进行遍历处理
//8、peek:对元素进行遍历处理,每个用户ID加1输出
userList.stream().peek(user -> user.setId(user.getId()+1)).forEach(System.out::println);
image.png

二 终端操作符

Stream流执行完终端操作之后,无法再执行其他动作,否则会报状态异常,提示该流已经被执行操作或者被关闭,想要再次执行操作必须重新创建Stream流

一个流有且只能有一个终端操作,当这个操作执行后,流就被关闭了,无法再被操作,因此一个流只能被遍历一次,若想在遍历需要通过源数据在生成流。

终端操作的执行,才会真正开始流的遍历。如 count、collect 等
image.png
1、collect
收集器,将流转换为其他形式
//1、collect:收集器,将流转换为其他形式

    Set set = userList.stream().collect(Collectors.toSet());
    set.forEach(System.out::println);
    System.out.println("--------------------------");
    List list = userList.stream().collect(Collectors.toList());
    list.forEach(System.out::println);

image.png
2、forEach
遍历流
//2、forEach:遍历流
userList.stream().forEach(user -> System.out.println(user));
userList.stream().filter(user -> "上海".equals(user.getCity())).forEach(System.out::println);
3、findFirst
返回第一个元素
//3、findFirst:返回第一个元素
User firstUser = userList.stream().findFirst().get();
User firstUser1 = userList.stream().filter(user -> "上海".equals(user.getCity())).findFirst().get();
image.png
4、findAny
将返回当前流中的任意元素
//4、findAny:将返回当前流中的任意元素
User findUser = userList.stream().findAny().get();
User findUser1 = userList.stream().filter(user -> "上海".equals(user.getCity())).findAny().get();
image.png
5、count
返回流中元素总数
//5、count:返回流中元素总数
long count = userList.stream().filter(user -> user.getAge() > 20).count();
System.out.println(count);
6、sum
求和
//6、sum:求和
int sum = userList.stream().mapToInt(User::getId).sum();
7、max
最大值
//7、max:最大值
int max = userList.stream().max(Comparator.comparingInt(User::getId)).get().getId();
8、min
最小值
//8、min:最小值
int min = userList.stream().min(Comparator.comparingInt(User::getId)).get().getId();
9、anyMatch
检查是否至少匹配一个元素,返回boolean
//9、anyMatch:检查是否至少匹配一个元素
boolean matchAny = userList.stream().anyMatch(user -> "北京".equals(user.getCity()));
10、allMatch
检查是否匹配所有元素,返回boolean
//10、allMatch:检查是否匹配所有元素
boolean matchAll = userList.stream().allMatch(user -> "北京".equals(user.getCity()));
11、noneMatch
检查是否没有匹配所有元素,返回boolean
//11、noneMatch:检查是否没有匹配所有元素,返回boolean
boolean nonaMatch = userList.stream().allMatch(user -> "云南".equals(user.getCity()));
12、reduce
可以将流中元素反复结合起来,得到一个值

    //12、reduce:将流中元素反复结合起来,得到一个值
    Optional reduce = userList.stream().reduce((user, user2) -> {
        return user;
    });
    if(reduce.isPresent()) System.out.println(reduce.get());

三、Collect收集

Collector:结果收集策略的核心接口,具备将指定元素累加存放到结果容器中的能力;并在Collectors工具中提供了Collector接口的实现类
1、toList
将用户ID存放到List集合中
List idList = userList.stream().map(User::getId).collect(Collectors.toList()) ;
2、toMap
将用户ID和Name以Key-Value形式存放到Map集合中
Map<Integer,String> userMap = userList.stream().collect(Collectors.toMap(User::getId,User::getName));
3、toSet
将用户所在城市存放到Set集合中
Set citySet = userList.stream().map(User::getCity).collect(Collectors.toSet());
4、counting
符合条件的用户总数
long count = userList.stream().filter(user -> user.getId()>1).collect(Collectors.counting());
5、summingInt
对结果元素即用户ID求和
Integer sumInt = userList.stream().filter(user -> user.getId()>2).collect(Collectors.summingInt(User::getId)) ;
6、minBy
筛选元素中ID最小的用户
User maxId = userList.stream().collect(Collectors.minBy(Comparator.comparingInt(User::getId))).get() ;
7、joining
将用户所在城市,以指定分隔符链接成字符串;
String joinCity = userList.stream().map(User::getCity).collect(Collectors.joining("||"));
8、groupingBy
按条件分组,以城市对用户进行分组;
Map<String,List> groupCity = userList.stream().collect(Collectors.groupingBy(User::getCity));

orElse(null)和orElseGet(null)

1、orElse(null)
表示如果一个都没找到返回null(orElse()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElse中设置的默认值)

/**
 * Return the value if present, otherwise return {@code other}.
 *
 * @param other the value to be returned if there is no value present, may
 * be null
 * @return the value, if present, otherwise {@code other}
 * 返回值,如果存在,否则返回其他
 */
public T orElse(T other) {
    return value != null ? value : other;
}

2、orElseGet(null)

/**
 * Return the value if present, otherwise invoke {@code other} and return
 * the result of that invocation.
 *
 * @param other a {@code Supplier} whose result is returned if no value
 * is present
 * @return the value if present otherwise the result of {@code other.get()}
 * @throws NullPointerException if value is not present and {@code other} is
 * null
 * 返回值如果存在,否则调用其他值并返回该调用的结果
 */
public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
    return value != null ? value : other.get();
}

表示如果一个都没找到返回null(orElseGet()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElseGet中设置的默认值)

orElse() 接受类型T的 任何参数,而orElseGet()接受类型为Supplier的函数接口,该接口返回类型为T的对象
orElse(null)和orElseGet(null)区别:
1、当返回Optional的值是空值null时,无论orElse还是orElseGet都会执行

2、而当返回的Optional有值时,orElse会执行,而orElseGet不会执行
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Optional;
import java.util.stream.Collectors;

public class TestStream {

public static void main(String[] args) {
    List<User> list = new ArrayList<>();

    //定义三个用户对象
    User user1 = new User();
    user1.setUserName("admin");
    user1.setAge(16);
    user1.setSex("男");

    User user2 = new User();
    user2.setUserName("root");
    user2.setAge(20);
    user2.setSex("女");

    User user3 = new User();
    user3.setUserName("admin");
    user3.setAge(18);
    user3.setSex("男");

    User user4 = new User();
    user4.setUserName("admin11");
    user4.setAge(22);
    user4.setSex("女");

    //添加用户到集合中
    list.add(user1);
    list.add(user2);
    list.add(user3);
    list.add(user4);

    /*
    在集合中查询用户名包含admin的集合
    */
    List<User> userList = list.stream().filter(user -> user.getUserName().contains("admin")
                        && user.getAge() <= 20).collect(Collectors.toList());
    System.out.println(userList);

    /*
    在集合中查询出第一个用户名为admin的用户
    */
    Optional<User> user = list.stream().filter(userTemp -> "admin".equals(userTemp.getUserName())).findFirst();
    System.out.println(user);

    /*
    orElse(null)表示如果一个都没找到返回null(orElse()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElse中设置的默认值)
    orElseGet(null)表示如果一个都没找到返回null(orElseGet()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElseGet中设置的默认值)
    orElse()和orElseGet()区别:在使用方法时,即使没有值 也会执行 orElse 内的方法, 而 orElseGet则不会
    */
    //没值
    User a =  list.stream().filter(userT-> userT.getAge() == 12).findFirst().orElse(getMethod("a"));
    User b =  list.stream().filter(userT11-> userT11.getAge() == 12).findFirst().orElseGet(()->getMethod("b"));
    //有值
    User c =  list.stream().filter(userT2-> userT2.getAge() == 16).findFirst().orElse(getMethod("c"));
    User d =  list.stream().filter(userT22-> userT22.getAge() == 16).findFirst().orElseGet(()->getMethod("d"));
    System.out.println("a:"+a);
    System.out.println("b:"+b);
    System.out.println("c:"+c);
    System.out.println("d:"+d);
}

public static User getMethod(String name){
    System.out.println(name + "执行了方法");

    return null;
}

}
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