Java Stream API 是 Java 8 中引入的一种全新的处理集合数据的方式。它提供了一种功能强大且优雅的方法来处理集合数据，包括创建、中间操作和终端操作等。本文将深入探讨 Java Stream API 的使用方法，带您领略其简洁高效的魅力。
特性
Java 8 Stream API 具有以下几个重要特性，让数据处理变得更加简洁高效：
1. 惰性求值（Lazy Evaluation）
Stream 的许多操作（如 filter、map 等）都不会立即执行，而是等到真正需要结果时才进行计算，这称为惰性求值。这种机制有助于优化性能，特别是在处理大数据集时，可以避免不必要的计算，提高程序的效率。
2. 可并行处理（Parallel Processing）
Stream 支持并行处理，可以在多核 CPU 上并行执行操作，从而提高计算效率。通过调用 parallel() 方法可以将串行流转换为并行流，使得在处理大规模数据时能够更快地完成任务。
3. 不可修改（Immutable）
Stream 不支持修改操作，即不能添加、删除或替换其中的元素。这种特性有助于避免数据竞争和同步问题，确保线程安全，让代码更加健壮可靠。
4. 内部迭代（Internal Iteration）
传统的集合遍历通常采用外部迭代（如 for-each 循环），而 Stream 采用内部迭代，由 Stream API 自身负责遍历数据源，开发者只需关注如何对每个元素进行操作，让代码更加清晰和易于理解。
创建 Stream
在 Java 中，可以通过多种方式来创建 Stream。下面是一些常见的创建 Stream 的方式：
从集合创建
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = numbers.stream();
从数组创建
int[] array = {
1, 2, 3, 4, 5};
IntStream stream = Arrays.stream(array);
使用 Stream.of()
Stream<String> stream = Stream.of("Java", "Stream", "API");
使用 Stream.generate()
Stream<String> stream = Stream.generate(() -> "hello").limit(5);
使用 Stream.iterate()
Stream<Integer> stream = Stream.iterate(0, n -> n + 2).limit(5);
中间操作
中间操作是Stream API中的核心部分，它们负责对流中的元素进行各种转换和处理。常见的中间操作包括筛选、映射、排序、去重等，这些操作可以帮助我们根据需求对数据进行加工，从而得到我们想要的结果。与终端操作不同，中间操作通常不会立即执行，而是等待终端操作的触发。
中间操作的惰性求值是Stream API的重要特性之一。惰性求值意味着中间操作不会立即执行，而是等待终端操作的调用才会触发实际的计算。这种机制可以优化性能，避免不必要的计算，特别是在处理大数据集时能够提高程序的效率。
下面是一些常用的中间操作方法：
map()
Stream<String> upperCaseStream = stream.map(String::toUpperCase);
filter()
Stream<Integer> evenNumbers = stream.filter(n -> n % 2 == 0);
sorted()
Stream<Integer> sortedStream = stream.sorted();
distinct()
Stream<Integer> distinctStream = stream.distinct();
limit()
Stream<String> limitedStream = stream.limit(3);
skip()
Stream<Integer> skippedStream = stream.skip(2);
flatMap()
List<List<String>> list = Arrays.asList(Arrays.asList("a", "b"), Arrays.asList("c", "d"));
Stream<String> flatMapStream = list.stream().flatMap(Collection::stream);
终端操作
终端操作是Stream API中的最后一步，它们负责触发实际的计算，并产生一个结果或副作用。常见的终端操作包括收集结果、打印输出、计数元素等，它们会遍历流中的所有元素，并根据操作的逻辑进行处理，最终得到一个结果或执行一个副作用。
根据终端操作的特性，可以将其分为两类：短路操作和非短路操作。
1. 短路操作
短路操作会在满足某个条件时立即结束流的处理，不再继续遍历剩余的元素。常见的短路操作包括：
- forEach()：对流中的每个元素执行指定的操作，是一种遍历操作。
- anyMatch()：判断流中是否存在任意一个元素满足指定条件，如果存在则返回true，否则返回false。
- allMatch()：判断流中是否所有元素都满足指定条件，如果是则返回true，否则返回false。
- noneMatch()：判断流中是否所有元素都不满足指定条件，如果是则返回true，否则返回false。
- findFirst()：返回流中的第一个元素（如果存在）。
2. 非短路操作
非短路操作会遍历流中的所有元素，直到处理完所有元素才会结束流的处理。常见的非短路操作包括：
- reduce()：将流中的元素按照指定的规约函数进行归约操作，得到一个最终结果。
- collect()：将流中的元素收集到一个容器中，如List、Set、Map等。
- count()：统计流中的元素个数。
- max()：找到流中的最大元素。
- min()：找到流中的最小元素。
下面是一些常见的终端操作方法：
forEach()
stream.forEach(System.out::println);
collect()
List<String> collectedList = stream.collect(Collectors.toList());
reduce()
Optional<Integer> sum = stream.reduce(Integer::sum);
count()
long count = stream.count();
anyMatch()
boolean anyMatch = stream.anyMatch(s -> s.contains("Java"));
allMatch()
boolean allMatch = stream.allMatch(s -> s.length() > 3);
noneMatch()
boolean noneMatch = stream.noneMatch(s -> s.contains("Java"));
findFirst()
Optional<String> firstElement = stream.findFirst();
findAny()
Optional<String> anyElement = stream.findAny();
使用示例
下面是一个使用 Java Stream API 的示例：
List<String> list = Arrays.asList("Java", "Stream", "API");
// 创建 Stream
Stream<String> stream = list.stream();
// 中间操作
Stream<String> upperCaseStream = stream.map(String::toUpperCase);
// 终端操作
List<String> result = upperCaseStream.collect(Collectors.toList());
System.out.println(result); // 输出：[JAVA, STREAM, API]
结论
Java Stream API 是 Java 8 中一个非常强大且方便的工具，它提供了一种流式处理集合数据的方式，让代码更加简洁和易读。本文介绍了 Java Stream API 的创建、中间操作和终端操作等方面的内容，希望能够帮助您更加深入地理解和应用 Java Stream API，提高代码的编写效率和质量。
