处理集合还是只会for循环？那你该了解了解Stream API了

Posted 2023-02-22

参考技术A

我： 哎，小花，面试去了吗？有问到Java 8 的新特性吗？

小花： Hey，Morty，多亏了你之前跟我详细讲解了Java8 的时间日期API，可让我显摆了一把。不过面试官说Java8的新特性可不止这一个，还有其他几个更重要的特性，比如 Stream API ，那究竟是什么神奇的特性呢？

我： Stream啊，是一个功能强大的新特性呢。简单来说， 是为了增强容器对元素的操作能力而提供给开发者的 。它们都被放在了 java.util.stream包 下。

而且，如果你知道Java8 的 Lambda表达式 ，那配合起来使用， 可以非常便捷地操作大批量集合对象。

小花： 天呐，这感觉咋这么牛叉嘞！以前我要是想处理一个List集合基本都是for循环，要么就是增强for循环。那这么说这个Stream完全可以替代for循环了？

我： 对了，你一提到for循环，这里就不得不说上一说。像我们以前通过for循环来处理集合对象比如List的时候， 属于命令式编程 ，这个很好理解，简单的说就是我们 每一句指令的含义都非常清晰，一句指令，一条操作，一一对应。 而使用Stream API代替for循环，成为 函数式编程 ，我们 通过简洁的语法，来调用一系列函数式语句 ，使其完成多步操作，这样不仅可以极大地精简代码，同时也不会因为过多的执行步骤导致无法及时有效地发现bug，从而极大地简化了编程。

小花： 真厉害，那你快说一说这个Stream到底该咋用呢？

我： 先别着急，在介绍用法之前，我们先来说说Stream， 流的概念 。

说起来这个概念还是来自于一些其他的函数式编程语言。你可以将流想象成一个车间的流水线。这个流水线上，可以给产品进行 筛选、加工、再包装 。它 本身不具备存储功能 ，因此也 不属于数据结构 。

刚刚提到流水线的加工操作，但是Stream不同，它无法修改数据源，比如，Stream的filter操作会产生一个不包含过滤元素的新的Stream，而不是从source中删除它们。另外， 所有的Stream操作必须以Lambda表达式作为参数 。

值得注意的是， Stream操作实际上是增强for循环的函数编程变式，没有元素下标的访问方式。

还有就是， 流可以转换成数组或者List ，流的操作也分为三类，分别是：Intermediate、Terminal、short-circuiting ，其中Intermidiate操作永远是惰性的。

小花： 这三个类型的操作分别都是什么意思呢？惰性又是代表什么意思呢？

我：Intermediate代表“中间的”，它表示流的中间操作，它的作用主要是打开流，做某种程度的映射、过滤，然后返回一个新的流，交给下一个操作继续处理 。脑海中要时刻想象流水线上的操作。这类操作是惰性的，什么意思呢？就是说 在程序调用的时候，其实这类操作并没有真正的执行，只有在程序真正运行到这个位置的时候，才会执行，这就是惰性 。

小花： 哦，有点意思，那另外两个呢？

我： Terminal的意思是“最终的”，它的概念与Intermediate相对， 是表示流操作的最后一项。一个流只能有一个Terminal操作，同时，Terminal操作的执行，才会真正开始流的遍历，并产生一个最终结果。

short-circuiting表示“短回路”操作。这个我们后面再慢慢体会。

小花： 来说说常规操作吧。

我： 恩，首先，是创建流。

如果你手里有一个数组或者是List集合，可以参考这样的写法：

小花： 很简单嘛，那拿到这个流之后我们能做哪些事情呢？

我： 那我们就来说说应用案例。首先是 映射操作 。首先，假设我们有这样一个记录名字的集合生成的流：

流的map()函数可以将输入流中的每一个元素映射为输出流中的另一个元素。比如，如果希望将所有的元素变成大写，可以这样写：

小花： 哇，这样只需要一条语句就完成了整个循环操作，还真是比传统的命令式编程简洁了不少呢，不过这样一来信息量也增大了，可读性倒是有所下降。

我： 的确是这样，封装的特点就是隐藏实现细节，从这一层面上来说的确是增加了程序的理解难度，不过瑕不掩瑜，它强大的功能还远不止这些。

我们再来看接下来的场景。如果你希望将两个List集合合并在一起，你会怎么做呢？

小花： 要是我，我就直接调用 addAll() 方法，将其中一个List追加到另一个List的末尾。

我： 那在如果我在合并的过程中还想加点操作呢？

小花： 你想干嘛？

我： 考虑这样的场景，如果希望将两个集合合并在一起，并且在合并的时候顺便做一些处理，那应该怎么写呢？

可以看到，在合并的过程中，我还将所有的名字都变成了小写，这样一条语句就可以完成所有的操作。

小花： 你先等会！还可以这么写？我好想有点感觉了。

我： 其实本来也不难，我们接着来讨论一下筛选操作。流的filter()函数可以对集合中的元素进行筛选：

还有一个我个人比较常用的函数—— forEach() 。 它可以接收一个Lambda表达式，然后在每一个元素上执行该表达式 。但是也会有诸多不便，比如， 无法修改自己包含的本地变量值，也无法return 提前返回。

小花： 恩，是的呢，真是一把双刃剑，虽然好用，但是却需要更加细心才能熟练运用。

我： 恩，的确是这样，Java8 提供的这套Stream API还包含很多特别有意思的函数。比如聚合操作的reduce，来感受一下：

还有limit返回Stream的前面的n个元素，skip扔掉前面n个元素：

还有排序操作：

小花： 真是越看越感觉强大。

我： 这种流式API一旦运用熟练，甚至可以代替一部分数据库的操作。如果想了解跟多的Stream的细节，你可以查看java.util.stream包下的类库。剩下的，就是需要在不断的实践中多总结和运用了。

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