Java8新特性Lambda表达式&Stream流&方法引用最全集锦
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java8新特性Lambda表达式&Stream流&方法引用最全集锦相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
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集合优化了对象的存储，而流和对象的处理有关。
流是一系列与特定存储机制无关的元素——实际上，流并没有“存储”之说。
利用流，无需迭代集合中的元素，就可以提取和操作它们。这些管道通常被组合在一起，在流上形成一条操作管道。
大多数情况下，将对象存储在集合是为了处理他们，因此你将会发现编程焦点从集合转移到了流。流的一个核心好处是，它使得程序更加短小并且更易理解。当 Lambda 表达式和方法引用和流一起使用的时候会让人感觉自成一体。流使得 Java 8 更添魅力。
假如你要随机展示 5 至 20 之间不重复的整数并进行排序。实际上，你的关注点首先是创建一个有序集合。围绕这个集合进行后续操作。但使用流式编程，就可以简单陈述你想做什么：
// streams/Randoms.java
import java.util.*;
public class Randoms {
public static void main(String[] args) {
new Random(47)
.ints(5, 20)
.distinct()
.limit(7)
.sorted()
.forEach(System.out::println);
}
}
输出结果：
6
10
13
16
17
18
19
首先，我们给 Random 对象一个种子（以便程序再次运行时产生相同的输出）。ints() 方法产生一个流并且 ints() 方法有多种方式的重载 — 两个参数限定了数值产生的边界。这将生成一个整数流。我们可以使用中间流操作（intermediate stream operation） distinct() 来获取它们的非重复值，然后使用 limit() 方法获取前 7 个元素。接下来，我们使用 sorted() 方法排序。最终使用 forEach() 方法遍历输出，它根据传递给它的函数对每个流对象执行操作。在这里，我们传递了一个可以在控制台显示每个元素的方法引用。System.out::println 。
注意 Randoms.java 中没有声明任何变量。流可以在不使用赋值或可变数据的情况下对有状态的系统建模，这非常有用。
声明式编程（Declarative programming）是一种：声明要做什么，而非怎么做的编程风格。正如我们在函数式编程中所看到的。注意，命令式编程的形式更难以理解。代码示例：
// streams/ImperativeRandoms.java
import java.util.*;
public class ImperativeRandoms {
public static void main(String[] args) {
Random rand = new Random(47);
SortedSet<Integer> rints = new TreeSet<>();
while(rints.size() < 7) {
int r = rand.nextInt(20);
if(r < 5) continue;
rints.add(r);
}
System.out.println(rints);
}
}
输出结果：
[7, 8, 9, 11, 13, 15, 18]
在 Randoms.java 中，我们无需定义任何变量，但在这里我们定义了 3 个变量： rand，rints 和 r。由于 nextInt() 方法没有下限的原因（其内置的下限永远为 0），这段代码实现起来更复杂。所以我们要生成额外的值来过滤小于 5 的结果。
注意，你必须要研究程序的真正意图，而在 Randoms.java 中，代码只是告诉了你它正在做什么。这种语义清晰性也是 Java 8 的流式编程更受推崇的重要原因。
在 ImperativeRandoms.java 中显式地编写迭代机制称为外部迭代。而在 Randoms.java 中，流式编程采用内部迭代，这是流式编程的核心特性之一。这种机制使得编写的代码可读性更强，也更能利用多核处理器的优势。通过放弃对迭代过程的控制，我们把控制权交给并行化机制。我们将在并发编程一章中学习这部分内容。
另一个重要方面，流是懒加载的。这代表着它只在绝对必要时才计算。你可以将流看作“延迟列表”。由于计算延迟，流使我们能够表示非常大（甚至无限）的序列，而不需要考虑内存问题。
流支持
Java 设计者面临着这样一个难题：现存的大量类库不仅为 Java 所用，同时也被应用在整个 Java 生态圈数百万行的代码中。如何将一个全新的流的概念融入到现有类库中呢？
比如在 Random 中添加更多的方法。只要不改变原有的方法，现有代码就不会受到干扰。
问题是，接口部分怎么改造呢？特别是涉及集合类接口的部分。如果你想把一个集合转换为流，直接向接口添加新方法会破坏所有老的接口实现类。
Java 8 采用的解决方案是：在接口中添加被 default（默认）修饰的方法。通过这种方案，设计者们可以将流式（stream）方法平滑地嵌入到现有类中。流方法预置的操作几乎已满足了我们平常所有的需求。流操作的类型有三种：创建流，修改流元素（中间操作， Intermediate Operations），消费流元素（终端操作， Terminal Operations）。最后一种类型通常意味着收集流元素（通常是到集合中）。
下面我们来看下每种类型的流操作。
流创建
你可以通过 Stream.of() 很容易地将一组元素转化成为流（Bubble 类在本章的后面定义）：
// streams/StreamOf.java
import java.util.stream.*;
public class StreamOf {
public static void main(String[] args) {
Stream.of(new Bubble(1), new Bubble(2), new Bubble(3))
.forEach(System.out::println);
Stream.of("It's ", "a ", "wonderful ", "day ", "for ", "pie!")
.forEach(System.out::print);
System.out.println();
Stream.of(3.14159, 2.718, 1.618)
.forEach(System.out::println);
}
}
输出结果：
Bubble(1)
Bubble(2)
Bubble(3)
It's a wonderful day for pie!
3.14159
2.718
1.618
每个集合都可通过 stream() 产生一个流。示例：
import java.util.*;
import java.util.stream.*;
public class CollectionToStream {
public static void main(String[] args) {
List<Bubble> bubbles = Arrays.asList(new Bubble(1), new Bubble(2), new Bubble(3));
System.out.println(bubbles.stream()
.mapToInt(b -> b.i)
.sum());
Set<String> w = new HashSet<>(Arrays.asList("It's a wonderful day for pie!".split(" ")));
w.stream()
.map(x -> x + " ")
.forEach(System.out::print);
System.out.println();
Map<String, Double> m = new HashMap<>();
m.put("pi", 3.14159);
m.put("e", 2.718);
m.put("phi", 1.618);
m.entrySet().stream()
.map(e -> e.getKey() + ": " + e.getValue())
.forEach(System.out::println);
}
}
输出结果：
6
a pie! It's for wonderful day
phi: 1.618
e: 2.718
pi: 3.14159
- 创建
List<Bubble>对象后，只需简单调用所有集合中都有的stream()。 - 中间操作
map()会获取流中的所有元素，并且对流中元素应用操作从而产生新的元素，并将其传递到后续的流中。通常map()会获取对象并产生新的对象，但在这里产生了特殊的用于数值类型的流。例如，mapToInt()方法将一个对象流（object stream）转换成为包含整型数字的IntStream。 - 通过调用字符串的
split()来获取元素用于定义变量w。 - 为了从 Map 集合中产生流数据，我们首先调用
entrySet()产生一个对象流，每个对象都包含一个key键以及与其相关联的value值。然后分别调用getKey()和getValue()获取值。
随机数流
Random 类被一组生成流的方法增强了。代码示例：
// streams/RandomGenerators.java
import java.util.*;
import java.util.stream.*;
public class RandomGenerators {
public static <T> void show(Stream<T> stream) {
stream
.limit(4)
.forEach(System.out::println);
System.out.println("++++++++");
}
public static void main(String[] args) {
Random rand = new Random(47);
show(rand.ints().boxed());
show(rand.longs().boxed());
show(rand.doubles().boxed());
// 控制上限和下限：
show(rand.ints(10, 20).boxed());
show(rand.longs(50, 100).boxed());
show(rand.doubles(20, 30).boxed());
// 控制流大小：
show(rand.ints(2).boxed());
show(rand.longs(2).boxed());
show(rand.doubles(2).boxed());
// 控制流的大小和界限
show(rand.ints(3, 3, 9).boxed());
show(rand.longs(3, 12, 22).boxed());
show(rand.doubles(3, 11.5, 12.3).boxed());
}
}
输出结果：
-1172028779
1717241110
-2014573909
229403722
++++++++
2955289354441303771
3476817843704654257
-8917117694134521474
4941259272818818752
++++++++
0.2613610344283964
0.0508673570556899
0.8037155449603999
0.7620665811558285
++++++++
16
10
11
12
++++++++
65
99
54
58
++++++++
29.86777681078574
24.83968447804611
20.09247112332014
24.046793846338723
++++++++
1169976606
1947946283
++++++++
2970202997824602425
-2325326920272830366
++++++++
0.7024254510631527
0.6648552384607359
++++++++
6
7
7
++++++++
17
12
20
++++++++
12.27872414236691
11.732085449736195
12.196509449817267
++++++++
为了消除冗余代码，我创建了一个泛型方法 show(Stream<T> stream) （在讲解泛型之前就使用这个特性，确实有点作弊，但是回报是值得的）。类型参数 T 可以是任何类型，所以这个方法对 Integer、Long 和 Double 类型都生效。但是 Random 类只能生成基本类型 int， long， double 的流。幸运的是， boxed() 流操作将会自动地把基本类型包装成为对应的装箱类型，从而使得 show() 能够接受流。
我们可以使用 Random 为任意对象集合创建 Supplier。如下是一个文本文件提供字符串对象的例子。
Cheese.dat 文件内容：
// streams/Cheese.dat
Not much of a cheese shop really, is it?
Finest in the district, sir.
And what leads you to that conclusion?
Well, it's so clean.
It's certainly uncontaminated by cheese.
我们通过 File 类将 Cheese.dat 文件的所有行读取到 List<String> 中。代码示例：
// streams/RandomWords.java
import java.util.*;
import java.util.stream.*;
import java.util.function.*;
import java.io.*;
import java.nio.file.*;
public class RandomWords implements Supplier<String> {
List<String> words = new ArrayList<>();
Random rand = new Random(47);
RandomWords(String fname) throws IOException {
List<String> lines = Files.readAllLines(Paths.get(fname));
// 略过第一行
for (String line : lines.subList(1, lines.size())) {
for (String word : line.split("[ .?,]+"))
words.add(word.toLowerCase());
}
}
public String get() {
return words.get(rand.nextInt(words.size()));
}
@Override
public String toString() {
return words.stream()
.collect(Collectors.joining(" "));
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
System.out.println(
Stream.generate(new RandomWords("Cheese.dat"))
.limit(10)
.collect(Collectors.joining(" ")));
}
}
输出结果：
it shop sir the much cheese by conclusion district is
在这里你可以看到更为复杂的 split() 运用。在构造器中，每一行都被 split() 通过空格或者被方括号包裹的任意标点符号进行分割。在结束方括号后面的 + 代表 + 前面的东西可以出现一次或者多次。
我们注意到在构造函数中循环体使用命令式编程（外部迭代）。在以后的例子中，你甚至会看到我们如何消除这一点。这种旧的形式虽不是特别糟糕，但使用流会让人感觉更好。
在 toString() 和主方法中你看到了 collect() 收集操作，它根据参数来组合所有流中的元素。
当你使用 Collectors.joining()，你将会得到一个 String 类型的结果，每个元素都根据 joining() 的参数来进行分割。还有许多不同的 Collectors 用于产生不同的结果。
在主方法中，我们提前看到了 Stream.generate() 的用法，它可以把任意 Supplier<T> 用于生成 T 类型的流。
int 类型的范围
IntStream 类提供了 range() 方法用于生成整型序列的流。编写循环时，这个方法会更加便利：
// streams/Ranges.java
import static java.util.stream.IntStream.*;
public class Ranges {
public static void main(String[] args) {
// 传统方法:
int result = 0;
for (int i = 10; i < 20; i++)
result += i;
System.out.println(result);
// for-in 循环:
result = 0;
for (int i : range(10, 20).toArray())
result += i;
System.out.println(result);
// 使用流:
System.out.println(range(10, 20).sum());
}
}
输出结果：
145
145
145
在主方法中的第一种方式是我们传统编写 for 循环的方式；第二种方式，我们使用 range() 创建了流并将其转化为数组，然后在 for-in 代码块中使用。但是，如果你能像第三种方法那样全程使用流是更好的。我们对范围中的数字进行求和。在流中可以很方便的使用 sum() 操作求和。
注意 IntStream.range() 相比 onjava.Range.range() 拥有更多的限制。这是由于其可选的第三个参数，后者允许步长大于 1，并且可以从大到小来生成。
实用小功能 repeat() 可以用来替换简单的 for 循环。代码示例：
// onjava/Repeat.java
package onjava;
import static java.util.stream.IntStream.*;
public class Repeat {
public static void repeat(int n, Runnable action) {
range(0, n).forEach(i -> action.run());
}
}
其产生的循环更加清晰：
// streams/Looping.java
import static onjava.Repeat.*;
public class Looping {
static void hi() {
System.out.println("Hi!");
}
public static void main(String[] args) {
repeat(3, () -> System.out.println("Looping!"));
repeat(2, Looping::hi);
}
}
输出结果：
Looping!
Looping!
Looping!
Hi!
Hi!
原则上，在代码中包含并解释 repeat() 并不值得。诚然它是一个相当透明的工具，但结果取决于你的团队和公司的运作方式。
generate()
参照 RandomWords.java 中 Stream.generate() 搭配 Supplier<T> 使用的例子。代码示例：
// streams/Generator.java
import java.util.*;
import java.util.function.*;
import java.util.stream.*;
public class Generator implements Supplier<String> {
Random rand = new Random(47);
char[] letters = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ".toCharArray();
public String get() {
return "" + letters[rand.nextInt(letters.length)];
}
public static void main(String[] args) {
String word = Stream.generate(new Generator())
.limit(30)
.collect(Collectors.joining());
System.out.println(word);
}
}
输出结果：
YNZBRNYGCFOWZNTCQRGSEGZMMJMROE
使用 Random.nextInt() 方法来挑选字母表中的大写字母。Random.nextInt() 的参数代表可以接受的最大的随机数范围，所以使用数组边界是经过深思熟虑的。
如果要创建包含相同对象的流，只需要传递一个生成那些对象的 lambda 到 generate() 中：
// streams/Duplicator.java
import java.util.stream.*;
public class Duplicator {
public static void main(String[] args) {
Stream.generate(() -> "duplicate")
.limit(3)
.forEachJava8新特性Lambda表达式&Stream流&方法引用最全集锦
Java8新特性——Lambda表达式之四大核心函数式接口 & 方法/构造器/数组引用