JAVA8新特性--集合流操作Stream

Posted 2022-11-29 zhuawang

原文链接：https://blog.csdn.net/bluuusea/article/details/79967039

Stream类全路径为：java.util.stream.Stream
对Stream的描述，引用其他文章中觉得比较好的介绍：

Java 8 中的 Stream 是对集合（Collection）对象功能的增强，它专注于对集合对象进行各种非常便利、高效的聚合操作（aggregate operation），或者大批量数据操作 (bulk data operation)。Stream API 借助于同样新出现的 Lambda 表达式，极大的提高编程效率和程序可读性。
即Stream的原理：

这种风格将要处理的元素集合看作一种流， 流在管道中传输， 并且可以在管道的节点上进行处理， 比如筛选， 排序，聚合等。元素流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作(terminal operation)得到前面处理的结果。
集合有两种方式生成流：
- stream() − 为集合创建串行流。
- parallelStream() − 为集合创建并行流。

并发模式（parallelStream）能够充分利用多核处理器的优势，使用 fork/join 并行方式来拆分任务和加速处理过程。java中也提供了多种并行处理的方式，看到一片文章对各几种并行的方式性能进行了测试，可以参考下：java中几种并行方式的性能分析。

Stream的的中间操作（intermediate）和最终操作（terminal）都包含哪些方法可以从类结构中看到：


上面截图基本包含了Strram的所有方法。

中间操作（intermediate）主要有以下方法（此类型的方法返回的都是Stream对象）：
map (mapToInt, flatMap 等)、 filter、 distinct、 sorted、 peek、 limit、 skip、 parallel、 sequential、 unordered

终端操作（terminal）主要有以下方法：
forEach、 forEachOrdered、 toArray、 reduce、 collect、 min、 max、 count、 anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny、 iterator

此处按照类结构（截图）中的方法的顺序（以下例子中使用了Lambda表达式及方法引用，不了解的请戳：Lambda介绍，方法引用），进行介绍：

filter：通过设置条件来过滤元素。
List<String> list = Arrays.asList("aaa","ddd","bbb","ccc","a2a","d2d","b2b","c2c","a3a","d3d","b3b","c3c");

list.stream()
.filter((s)->s.contains("a"))
.forEach(s -> System.out.println(s));
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以上代码使用filter方法过滤出只包含”a”的元素，然后通过forEach将满足条件的元素遍历出来。输出如下：

aaa
a2a
a3a
map：就是将对应的元素使用给定方法进行转换。
list.stream()
.filter((s)->s.contains("a"))
.map((s)-> s + "---map")
.forEach(s -> System.out.println(s));
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5
在filter的基础上，给每个元素后面添加字符串”—map”，输出如下：

aaa—map
a2a—map
a3a—map
mapToInt：和map方法进行一样的操作，但是转换函数必须返回int类型
mapToLong：和map方法进行一样的操作，但是转换函数必须返回long类型
mapToDouble：和map方法进行一样的操作，但是转换函数必须返回double类型
此处以mapToInt进行演示：
list.stream()
.filter((s)->s.contains("a"))
.mapToInt((s)-> s.hashCode())
.forEach(s -> System.out.println(s));
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4
在filter的基础上，将每个元素转换为其hashCode。输出为：

96321
94864
94895
flatMap：如果流的元素为数组或者Collection，flatMap就是将每个Object[]元素或Collection<Object>元素都转换为Object元素，如下：
Stream<String[]> 转换为 Stream<String>
Stream<Set> 转换为 Stream<String>
Stream<List> 转换为 Stream<String>
Stream<List> 转换为 Stream<Object>
看下例子：

List<String[]> setList = new ArrayList<>();
setList.add(new String[]"aa","bb");
setList.add(new String[]"cc","dd");
setList.add(new String[]"ee","ff");
//使用map方法
setList.stream()
.map(s->Arrays.stream(s))
.forEach(s-> System.out.println("map==" + s));
//使用flatMap方法
setList.stream()
.flatMap(s->Arrays.stream(s))
.forEach(s-> System.out.println("flatMap==" + s));
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输出如下：

map==java.util.stream.ReferencePipeline&Head@50040f0c
map==java.util.stream.ReferencePipeline&Head@2dda6444
map==java.util.stream.ReferencePipeline&Head@5e9f23b4
flatMap==aa
flatMap==bb
flatMap==cc
flatMap==dd
flatMap==ee
flatMap==ff
可以看出map就是将数组流直接返回，flatMap是将数组流中的每个元素都返回。flatMapToInt，flatMapToLong，flatMapToDouble类似，只不过返回的是对应的类型的流，此处不做演示。

distinct：将集合中的元素去重。
List<String> disList = Arrays.asList("aaa","ddd","bbb","ddd","aaa");
disList.stream()
.distinct()
.forEach(s-> System.out.println(s));
1
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4
输出如下：

aaa
ddd
bbb
sorted：将集合中的元素排序。
List<Integer> integerList = Arrays.asList(1,2,3,4);
integerList.stream()
.sorted()
.forEach(s-> System.out.println(s));
1
2
3
4
输出如下：

1
2
3
4
可以按照自定义排序：

integerList.stream()
.sorted((s1,s2)->s2.compareTo(s1))
.forEach(s-> System.out.println(s));
1
2
3
输出如下：

4
3
2
1
peek：生成一个包含原Stream的所有元素的新Stream，同时会提供一个消费函数即引用的方法A，当Stream每个元素被消费的时候都会先执行新Stream给定的方法A。peek是中间操作，如果pee后没有最终操作，则peek不会执行。
integerList.stream()
.peek(s-> System.out.println("peek = "+s));
1
2
此时没有输出，代码改为：

integerList.stream()
.peek(s-> System.out.println("peek = "+s))
.forEach(s-> System.out.println("forEach = "+s));
1
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输出如下：

peek = 1
forEach = 1
peek = 2
forEach = 2
peek = 3
forEach = 3
peek = 4
forEach = 4
limit：返回Stream的前n个元素。
integerList.stream()
.limit(1)
.forEach(s-> System.out.println(s));
1
2
3
输出为：

1
skip：删除Stream的前n个元素。
integerList.stream()
.skip(1)
.forEach(s-> System.out.println(s));
1
2
3
输出如下：

2
3
4
forEach：遍历Stream中的每个元素，前面每个例子都有使用，此处不再演示。
forEachOrdered:遍历Stream中的每个元素。
区别：
在串行流（stream）中没有区别，在并行流（parallelStream）中如果数据源是有序集合，forEachOrdered输出顺序与数据源中顺序一致，forEach则是乱序。
看下使用forEach：

integerList.stream()
.forEach(s-> System.out.println(s));
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2
输出（多次测试，每次结果都不一样）：

3
1
4
2
再看使用forEachOrdered：

integerList.parallelStream()
.forEachOrdered(s-> System.out.println(s));
1
2
输出（测试多次，每次都是这个结果，与integerList中的元素顺序一致）：

2
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toArray：将流转换为Object[]或者指定类型的数组。
Object[] array = integerList.stream().toArray();
String[] strArr = integerList.stream().toArray(String[]::new);
1
2
reduce：将集合中的每个元素聚合成一条数据。有三种情况：
reduce(BinaryOperator accumulator)：此处需要一个参数，返回Optional对象：
Optional<Integer> reduce = integerList.stream().reduce((a, b) -> a + b);
1
reduce(T identity, BinaryOperator accumulator)：此处需要两个参数，第一个参数为起始值，第二个参数为引用的方法。从起始值开始，每个元素执行一次引用的方法（方法引用的中的两个参数：第一个参数为上个元素执行方法引用的结果，第二个参数为当前元素）。
int integer = integerList.stream().reduce(5,(a, b) -> a + b);
System.out.println(integer);
1
2
输出为：

15
此例中使用起始值为5，对集合中每个元素求和，可以理解为：5+2+1+3+4=15。

reduce(U identity, BiFunction<U, ? super T, U> accumulator, BinaryOperator<U> combiner)：此处需要三个参数。此方法用在并发流（parallelStream）中，启动多个子线程使用accumulator进行并行计算，最终使用combiner对子线程结果进行合并，返回identity类型的数据，看到有篇文章对这个解释比较清楚：java8中3个参数的reduce方法怎么理解？
collect：将流转换成集合或聚合元素。有两种情况。接受一个参数和接受三个参数（三个参数在并发流parallelStream中使用），此处介绍一个参数的情况，单个参数接受的参数类型为Collector，Collectors 类实现了很多归约操作，详见：java8之collector
List<Integer> collects = integerList.stream()
.filter(a -> a > 1)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(collects);
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4
此处统计集合中大于1的元素并最终返回list。输出如下：

[2, 3, 4]
min:获取集合中最小值。
Integer min = integerList.stream()
.filter(a -> a > 1)
.min((Integer a, Integer b) -> a.compareTo(b))
.get();
System.out.println(min);
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4
5
输出为：

2
max：获取集合中最大值。
Integer max = integerList.stream()
.filter(a -> a > 1)
.max((Integer a, Integer b) -> a.compareTo(b))
.get();
System.out.println(max);
1
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3
4
5
输出为：

4
count：获取集合中元素个数
long count = integerList.stream()
.filter(a -> a > 1)
.count();
System.out.println(count);
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3
4
输出为：

3
anyMatch： Stream 中任意一个元素符合传入的 predicate，返回 true
allMatch：Stream 中全部元素符合传入的 predicate，返回 true
noneMatch：Stream 中没有一个元素符合传入的 predicate，返回 true
boolean b = integerList.stream()
.anyMatch(s -> s > 0);
boolean b1 = integerList.stream()
.allMatch(s -> s > 0);
boolean b2 = integerList.stream()
.noneMatch(s -> s > 0);
System.out.println("anyMatch = " + b);
System.out.println("allMatch = " + b1);
System.out.println("noneMatch = " + b2);
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输出：

anyMatch = true
allMatch = true
noneMatch = false
findFirst：如果数据源是有序集合，返回Stream 中第一个元素的Optional对象，如果是无序集合，则返回Stream 中任意一个元素的Optional对象。
Integer first = integerList.stream()
.findFirst()
.get();
System.out.println(first);
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输出为：

2
findAny：返回Stream 中任意一个元素的Optional对象。
Integer any = integerList.stream()
.findAny()
.get();
System.out.println(any);
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3
4
输出为：

2
Stream还有几个静态方法，返回都是Stream对象。
静态方法如下：builder（返回Builder对象）、empty、of、iterate、generate、concat。
builder：返回一个Builder对象，Builder对象在调用build()返回Stream对象。
empty：返回一个空的有序的Stream对象。
of：返回包含单个元素的有序的Stream对象。
iterate：返回一个无限元素的有序的Stream对象。需要两个参数，第一个参数为初始值，第二个参数为要引用的方法，然后会通过递归循环调用引用的方法。

Stream.iterate(2,s->s+s)
.limit(10)
.forEach(s-> System.out.println(s));
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输出为：

2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
generate：返回一个无限元素的无序的的Stream对象。需要一个参数，参数为引用的方法，然后会通过循环调用引用的方法来生成元素，常用于生成常量Stream和随机元素Stream。
concat：将两个Stream连接成一个Stream。需要两个Stream作为参数，如果两个Stream都是有序的并且无论参数Stream是否是并行Stream，得到的都是有序的Stream。输出元素顺序为先输出第一个Stream的元素，然后输出第二个Stream的元素。当结果Stream关闭时候，两个参数Stream同时关闭。

Stream.concat(integerList.stream(),disList.stream())
.forEach(s-> System.out.println(s));
1
2
输出为：

2
1
3
4
11
aaa
ddd
33
bbb
ddd
aaa
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