理解Stream——串行与终止操作

Posted 2021-03-14 mylifemyway

Java 8 stream特性是一个能快速降低开发人员工作量的语法糖，用起来很简单，用好了很难。这里就通过一系列的博客对几个常见的错误进行解释说明，并给出替代方法。这里先说明串行和终止操作。

首先，给出IBM官网给出的介绍，请仔细阅读。

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-java8streamapi/

流的操作类型分为两种：

• Intermediate：一个流可以后面跟随零个或多个 intermediate 操作。其目的主要是打开流，做出某种程度的数据映射/过滤，然后返回一个新的流，交给下一个操作使用。这类操作都是惰性化的（lazy），就是说，仅仅调用到这类方法，并没有真正开始流的遍历。
• Terminal：一个流只能有一个 terminal 操作，当这个操作执行后，流就被使用“光”了，无法再被操作。所以这必定是流的最后一个操作。Terminal 操作的执行，才会真正开始流的遍历，并且会生成一个结果，或者一个 side effect。

在对于一个 Stream 进行多次转换操作 (Intermediate 操作)，每次都对 Stream 的每个元素进行转换，而且是执行多次，这样时间复杂度就是 N（转换次数）个 for 循环里把所有操作都做掉的总和吗？其实不是这样的，转换操作都是 lazy 的，多个转换操作只会在 Terminal 操作的时候融合起来，一次循环完成。我们可以这样简单的理解，Stream 里有个操作函数的集合，每次转换操作就是把转换函数放入这个集合中，在 Terminal 操作的时候循环 Stream 对应的集合，然后对每个元素执行所有的函数。

这里给出一个例子：

1. 创建一个整型stream，对1到10的流进行处理，分别将流中的数值乘以10、加上5，得到一个Stream对象integerStream。
2. 对integerStream进行collect，得到一个List对象integerList。
3. 输出integerList。

private static void testSerial() {
        Integer[] integers = new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
        logger.info("1. create a integer stream, without terminal operation");
        Stream<Integer> integerStream = Arrays.asList(integers).stream()
                .map(integer->{
                    logger.info("multiply {} with 10", integer);
                    return integer * 10;
                })
                .map(integer -> {
                    logger.info("add {} with 5", integer);
                    return integer + 5;
                });
        logger.info("2. add a terminal operation to stream");
        List<Integer> integerList = integerStream.collect(Collectors.toList());
        logger.info("3. result {}", integerList);
    }

根据下面的日志，可以确定，在第一步创建Stream对象时， intermediate 操作并没有被立即执行，在第二步执行 terminal 操作，Stream中的所有步骤才被执行。而且第一步中创建的两个intermediate 操作，会依次处理同一个数据，也就是说对于所有数据，先被第一个map操作处理，处理结果再被第二个map操作处理，然后被收集到List中。

[20:53:52:765] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.testSerial(PracticeMain.java:19) - 1. create a integer stream, without terminal operation
[20:53:52:821] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.testSerial(PracticeMain.java:29) - 2. add a terminal operation to stream
[20:53:52:827] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 1 with 10
[20:53:52:829] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 10 with 5
[20:53:52:829] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 2 with 10
[20:53:52:829] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 20 with 5
[20:53:52:829] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 3 with 10
[20:53:52:829] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 30 with 5
[20:53:52:830] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 4 with 10
[20:53:52:830] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 40 with 5
[20:53:52:830] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 5 with 10
[20:53:52:830] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 50 with 5
[20:53:52:830] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 6 with 10
[20:53:52:830] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 60 with 5
[20:53:52:830] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 7 with 10
[20:53:52:831] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 70 with 5
[20:53:52:832] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 8 with 10
[20:53:52:832] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 80 with 5
[20:53:52:833] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 9 with 10
[20:53:52:833] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 90 with 5
[20:53:52:833] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$0(PracticeMain.java:22) - multiply 10 with 10
[20:53:52:833] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.lambda$testSerial$1(PracticeMain.java:26) - add 100 with 5
[20:53:52:833] [INFO] - [main] - com.wangdan.practice.stream.PracticeMain.testSerial(PracticeMain.java:31) - 3. result [15, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105]