Dating Java8系列之Java8中的‘流’

简介: Dating Java8系列之Java8中的‘流’


流的概念

1.流是什么

流是Java API的新成员,它允许你以声明性方式处理数据集合(通过查询语句来表达,而不是临时编写一个实现)。就现在来说,我们可以把它们看成遍历数据集的高级迭代器。

代码:按价格排序后得到手机名称列表

使用新的流式方法有几个显而易见的好处。

  • 代码是以声明性方式写的:说明想要完成什么而不是说明如何实现一个操作(如利用循环和if条件等控制流语句)。
  • 我们可以把几个基础操作链接起来,来表达复杂的数据处理流水线(在filter后面接上 sorted、map和collect操作,如图4-1所示),同时保持代码清晰可读。filter的结果 被传给了sorted方法,再传给map方法,最后传给collect方法。

2.流简介

‘流’的简单定义就是“从支持数据处理操作的源生成的元素序列”。

  • 元素序列——就像集合一样,流也提供了一个接口,可以访问特定元素类型的一组有序值。因为集合是数据结构,所以它的主要目的是以特定的时间/空间复杂度存储和访问元素(如ArrayList与LinkedList)。但流的目的在于表达计算,比如你前面见到的 filter、sorted和map。集合讲的是数据,流讲的是计算。
  • 源——流会使用一个提供数据的源,如集合、数组或输入/输出资源。请注意,从有序集 合生成流时会保留原有的顺序。由列表生成的流,其元素顺序与列表一致。
  • 数据处理操作——流的数据处理功能支持类似于数据库的操作,以及函数式编程语言中的常用操作,如filter、map、reduce、find、match、sort等。流操作可以顺序执行,也可并行执行。

3.流的特点

流的两个重要特点

  • 流水线——很多流操作本身会返回一个流,这样多个操作就可以链接起来,形成一个大的流水线。流水线的操作可以看作对数据源进行数据库式查询。
  • 内部迭代——与使用迭代器显式迭代的集合不同,流的迭代操作是在背后进行的。

流与集合

1.流和集合之间的差异

集合与流之间的差异在于什么时候进行计算。

  • 集合是一个内存中的数据结构,它包含数据结构中目前所有的值,集合中的每个元素都得先算出来才能添加到集合中。即,可以往集合里加东西或者删东西,但是不管什么时候,集合中的每个元素都是放在内存里的,元素都得先算出来才能成为集合的一部分。
  • 相比之下,流则是在概念上固定的数据结构(你不能添加或删除元素),其元素则是按需计算的。 从另一个角度来说,流就像是一个延迟创建的集合:只有在消费者要求的时候才会计算值。

2.注意事项

请注意,和迭代器类似,流只能遍历一次。遍历完之后,我们就说这个流已经被消费掉了。

3.遍历数据时的区别

集合和流的另一个关键区别在于它们遍历数据的方式。

使用Collection接口需要用户去做迭代(比如用for-each),这称为外部迭代。

相反,Streams库使用内部迭代——它帮你把迭代做了,还把得到的流值存在了某个地方,我们只要给出 一个函数说要干什么就可以了。

  • 使用for-each循环外部迭代
  • 使用其背后的迭代器做外部迭代
  • 使用流做内部迭代

流操作

java.util.stream.Stream中的Stream接口定义了许多操作。它们可以分为两大类。

你可以看到两类操作:

  • filter、map和limit可以连成一条流水线;  
  • collect触发流水线执行并关闭它。

可以连接起来的流操作称为中间操作,关闭流的操作称为终端操作。

中间操作:诸如filter或sorted等中间操作会返回另一个流。这让多个操作可以连接起来形成一个查询。更重要的是,除非流水线上触发一个终端操作,否则中间操作不会执行任何处理——它们很懒。这是因为中间操作一般都可以合并起来,在终端操作时一次性全部处理。

终端操作:终端操作会从流的流水线生成结果。其结果是任何不是流的值,比如List、Integer,或者void。

使用流

总而言之,流的使用一般包括三件事:

  • 一个数据 (如集合)来执行一个查询;
  • 一个中间操作链,形成一条流的流水线;
  • 一个终端操作,执行流水线,并能生成结果。

流的流水线背后的理念类似于构建器模式。在构建器模式中有一个调用链用来设置一套配置(对流来说这就是一个中间操作链),接着是调用built方法(对流来说就是终端操作)。

为方便起见,表4-1和表4-2总结了你前面在代码例子中看到的中间流操作和终端流操作。注意这只是总结之前代码中我们遇到的操作,并不是全部。

小结

  • 流是“从支持数据处理操作的源生成的一系列元素”。
  • 流利用内部迭代:迭代通过filter、map、sorted等操作被抽象掉了。
  • 流操作有两类:中间操作和终端操作。
  • filter和map等中间操作会返回一个流,并可以链接在一起。可以用它们来设置一条流水线,但并不会生成任何结果。
  • forEach和count等终端操作会返回一个非流的值,并处理流水线以返回结果。
  • 流中的元素是按需计算的。

作者:翎野君

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