Java Stream API 是 Java 8 引入的一个强大工具，用于对集合（如列表、集合等）进行复杂的数据操作和处理。Stream API 提供了一种声明式编程方式，使代码更简洁、更可读，同时也具有良好的性能和并行处理能力。
Stream 的基本概念
Stream 是元素的有序序列，它允许我们以函数式编程的方式来处理集合数据。Stream 不存储数据，而是从数据源（如集合、数组、自定义生成器等）获取数据并进行操作。Stream 操作分为两类：
1. **中间操作 (Intermediate Operations)**：返回一个新的 Stream，本质上是惰性求值，即在终端操作之前不会执行实际的处理。
2. **终端操作 (Terminal Operations)**：触发 Stream 处理并生成结果（如集合、数值等），这会结束 Stream 的处理。
常用的 Stream 方法
中间操作：
1. **filter(Predicate)**：过滤元素。
2. **map(Function)**：将元素映射成另一种形式。
3. **flatMap(Function)**：将每个元素转换成一个 Stream，然后合并成一个 Stream。
4. **distinct()**：去除重复元素。
5. **sorted()**：排序。
6. **peek(Consumer)**：对每个元素执行操作并返回一个新的 Stream。
终端操作：
1. **forEach(Consumer)**：对每个元素执行操作。
2. **collect(Collector)**：将 Stream 转换成其他形式（如 List、Set）。
3. **reduce(BinaryOperator)**：聚合所有元素。
4. **count()**：计算元素个数。
5. **anyMatch/noneMatch/allMatch(Predicate)**：匹配操作。
6. **findFirst()/findAny()**：查找元素。
Stream 的使用示例
下面通过几个示例代码来展示如何使用 Stream API。
示例 1：过滤和映射
假设我们有一个用户的列表，我们希望筛选出年龄大于18岁的用户的名字，并将名字转换为大写。
```java import java.util.Arrays; import java.util.List; import java.util.stream.Collectors; public class StreamExample { public static void main(String[] args) { List<User> users = Arrays.asList( new User("Alice", 17), new User("Bob", 20), new User("Charlie", 22), new User("David", 15) ); List<String> adultNames = users.stream() .filter(user -> user.getAge() > 18) .map(user -> user.getName().toUpperCase()) .collect(Collectors.toList()); System.out.println(adultNames); // 输出: [BOB, CHARLIE] } } class User { private String name; private int age; public User(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } public String getName() { return name; } public int getAge() { return age; } } ```
示例 2：扁平化操作
现在假设我们有一个包含多个字符串列表的列表，我们希望将所有字符串合并到一个列表中。
```java import java.util.Arrays; import java.util.List; import java.util.stream.Collectors; public class FlatMapExample { public static void main(String[] args) { List<List<String>> listOfLists = Arrays.asList( Arrays.asList("a", "b", "c"), Arrays.asList("d", "e", "f"), Arrays.asList("g", "h", "i") ); List<String> flatList = listOfLists.stream() .flatMap(List::stream) .collect(Collectors.toList()); System.out.println(flatList); // 输出: [a, b, c, d, e, f, g, h, i] } } ```
示例 3：聚合操作
我们希望通过 reduce 方法对整数列表中的所有数字进行求和。
```java import java.util.Arrays; import java.util.List; public class ReduceExample { public static void main(String[] args) { List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); int sum = numbers.stream() .reduce(0, Integer::sum); System.out.println(sum); // 输出: 15 } } ```
示例 4：并行流
对于大数据集，可能需要更高的处理效率。Stream API 提供了并行流，可以利用多核处理器的能力。
```java import java.util.Arrays; import java.util.List; public class ParallelStreamExample { public static void main(String[] args) { List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); int sum = numbers.parallelStream() .reduce(0, Integer::sum); System.out.println(sum); // 输出: 15 } } ```
Stream 的优势
1. **简洁和可读性**：Stream API 提高了代码的可读性，使开发者可以专注于业务逻辑而不是数据处理的细节。
2. **链式调用**：流操作可以链式调用，极大地减少了代码量，使代码更具表达力。
3. **高效**：流操作可以进行懒加载，只有在需要时才会执行，避免不必要的计算。
4. **并行处理**：Stream API 支持并行流，可以充分利用多核 CPU 的性能，提高处理速度。
总结
Java Stream API 是一个强大的工具，为 Java 集合操作提供了现代化、声明式的编程方法。通过理解和掌握 Stream 的各种操作方法，开发人员可以编写出高效、可读性强的代码。在实际应用中，合理地使用 Stream API 可以显著提高代码的质量和性能。
