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Java8 stream流（详解）

作者：羊村懒王 | 2024-02-16 11:41:35

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java8 stream

一 : Stream流的介绍

Lambda表达式，基于Lambda所带来的函数式编程，又引入了一个全新的Stream概念，用于解决集合类库既有的弊端。

stream不存储数据，而是按照特定的规则对数据进行计算，一般会输出结果；

stream不会改变数据源，通常情况下会产生一个新的集合；

stream具有延迟执行特性，只有调用终端操作时，中间操作才会执行。

对stream操作分为终端操作和中间操作，那么这两者分别代表什么呢？
终端操作：会消费流，这种操作会产生一个结果的，如果一个流被消费过了，那它就不能被重用的。
中间操作：中间操作会产生另一个流。因此中间操作可以用来创建执行一系列动作的管道。一个特别需要注意的点是:中间操作不是立即发生的。相反，当在中间操作创建的新流上执行完终端操作后，中间操作指定的操作才会发生。所以中间操作是延迟发生的，中间操作的延迟行为主要是让流API能够更加高效地执行。

stream不可复用，对一个已经进行过终端操作的流再次调用，会抛出异常。

现有一个需求：

将list集合中姓张的元素过滤到一个新的集合中

然后将过滤出来的姓张的元素中，再过滤出来长度为3的元素，存储到一个新的集合中

1.用常规方法解决需求


        // 已知的知识来解决需求
        List<String> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add("张老三");
        list1.add("张小三");
        list1.add("李四");
        list1.add("赵五");
        list1.add("张六");
        list1.add("王八");
 
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        // 1.将list集合中姓张的元素过滤到一个新的集合中
        for(String name : list1){
            if(name.startsWith("张")){
                list2.add(name);
            }
        }
        ArrayList list3 = new ArrayList();
        for (String name : list2) {
            if (name.length() == 3){
                list3.add(name);
            }
        }
        System.out.println(list3);

输出结果：

[张老三, 张小三]

2.用Stream流操作集合，获取流，过滤操作，打印输出


list1.stream().filter((String name)->name.startsWith("张")).filter((String name)->name.length()==3).forEach((String name)->{
            System.out.println("符合条件的姓名：" + name);
        });

二 : 获取Stream流的方式

java.util.stream.Stream 是Java 8新加入的流接口。（并不是一个函数式接口）

获取一个流非常简单，有以下几种常用的方式：

所有的 Collection 集合都可以通过 stream 默认方法获取流（顺序流）；

所有的 Collection 集合都可以通过parallelStream获取并行流

Stream 接口的静态方法 of 可以获取数组对应的流。

Arrays的静态方法stream也可以获取流

根据Collection获取流


public static void main(String[] args) {
    
	List<String> list = new ArrayList<>();
	Stream<String> stream1 = list.stream();
    
	Set<String> set = new HashSet<>();
	Stream<String> stream2 = set.stream();
    
	Vector<String> vector = new Vector<>();
	// ...
}

根据Map获取流


public static void main(String[] args) {
 
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
 
    Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
    Stream<String> valueStream = map.values().stream();
    Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
}

根据数组获取流

如果使用的不是集合或映射而是数组，由于数组对象不可能添加默认方法，所以 Stream 接口中提供了静态方法of ，使用很简单：


public static void main(String[] args) {
    //使用 Stream.of
	String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
	Stream<String> stream = Stream.of(array);
    
    //使用Arrays的静态方法
    Arrays.stream(array)
}

三 : Stream流中的常用方法

这些方法可以被分成两种：

延迟方法：返回值类型仍然是 Stream 接口自身类型的方法，因此支持链式调用。（除了终结方法外，其余方法均为延迟方法。）

终结方法：返回值类型不再是 Stream 接口自身类型的方法，因此不再支持类似 StringBuilder 那样的链式调用。本小节中，终结方法包括 count 和 forEach 方法。

1.forEach（终结方法）

用于遍历的方法，参数传入一个函数式接口：Consumer


public static void main(String[] args) {
    Stream<String> stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
    stream.forEach(name‐> System.out.println(name));
}

2.过滤：filter

可以用于过滤

可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。


public static void main(String[] args) {
    //创建一个流
    Stream<String> stream = Stream.of("张三丰", "刘德华", "张国荣", "彭于晏", "纳什", "吴彦祖", "吴绮蓉");
    //对流中元素过滤,只要姓张的人
    Stream<String> stream2 = stream.filter(name -> {
        return name.startsWith("张");
    });
    //遍历过滤后的流
    stream2.forEach(name -> System.out.println(name));
 
}

3.映射(转换)：map

如果需要将流中的元素映射到另一个流中，可以使用 map 方法。

该接口需要一个 Function 函数式接口参数

此前我们已经学习过 java.util.stream.Function 函数式接口，其中唯一的抽象方法为

这可以将一种T类型转换成为R类型，而这种转换的动作，就称为“映射"

map使用方法


/**
     * stream流的map方法练习
     * map方法可以将流中的元素映射到另一个流中
     * map方法的参数是一个Function函数式接口
     */
    @Test
    public void test(){
 
        //创建一个流，里面是字符串类型的整数
        Stream<String> stream1 = Stream.of("2", "32", "2", "33", "2");
        
        //把stream1流中的整数全部转成int类型
        Stream<Integer> stream2 = stream1.map((String s) -> {
            return Integer.parseInt(s);
        });
 
        //遍历
        stream2.forEach((i)-> System.out.println(i));
 
    }

4.统计个数：count（终结方法）

正如旧集合 Collection 当中的 size 方法一样，流提供 count 方法来数一数其中的元素个数：

该方法返回一个long值代表元素个数（不再像旧集合那样是int值）。基本使用：


public class Demo09StreamCount {
    
	public static void main(String[] args) {
        
		Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        
        //筛选姓张的
		Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
        
        //输出个数
		System.out.println(result.count()); // 2
	}
}

5.取用前几个（截取）：limit

limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。

参数是一个long型，如果集合当前长度大于参数则进行截取；否则不进行操作。基本使用：


public class Demo10StreamLimit {
    
	public static void main(String[] args) {
		Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        //截取前两个
		Stream<String> result = original.limit(2);
        
		System.out.println(result.count()); // 2
	}
}

6.跳过前几个元素：skip

如果希望跳过前几个元素，可以使用 skip 方法获取一个截取之后的新流：

如果流的当前长度大于n，则跳过前n个；否则将会得到一个长度为0的空流。基本使用


public class Demo11StreamSkip {
    
	public static void main(String[] args) {
        
		Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        //跳过前两个，返回一个新的流
		Stream<String> result = original.skip(2);
		System.out.println(result.count()); // 1
	}
}

7.组合（合并流）：concat

如果有两个流，希望合并成为一个流，那么可以使用 Stream 接口的静态方法 concat ：


public class Demo12StreamConcat {
    
	public static void main(String[] args) {
		Stream<String> streamA = Stream.of("张无忌");
		Stream<String> streamB = Stream.of("张翠山");
        //合并成一个新的流
		Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);
	}
}

8.筛选：distinct

去除流中重复的元素（使用hashcode和equals方法来对比）

9.映射(打开后再转换)：flatMap

内部传入一个Function函数式接口，跟map的区别就是这个会把流中的元素打开，再组合成一个新的流


// map和flatMap的练习
public class StreamDemo {
 
    @Test
    public void test(){
        List<String> list = Arrays.asList("aa","bb","cc","dd");
 
        // 练习1 (map) 输出的全是大写
        list.stream().map(s -> s.toUpperCase()).forEach(System.out::println);
        System.out.println("----------");
 
        // 练习2（map）流里还有流，需要两个遍历才行看到里面内容
        Stream<Stream<Character>> streamStream = list.stream().map(StreamDemo::fromStringToStream);
        streamStream.forEach(s -> {
            s.forEach(System.out::println);
        });
 
        System.out.println("---------");
        // 练习3（flatMap）流里还有流，使用flatMap可以直接把里面的流打开，一次遍历就可以了
        Stream<Character> characterStream = list.stream().flatMap(StreamDemo::fromStringToStream);
        characterStream.forEach(System.out::println);
 
    }
 
    /**
*  将字符串中的多个字符构成的集合转换为对应的stream
* @param str
* @return
*/
    public static Stream<Character> fromStringToStream(String str){
        ArrayList<Character> list = new ArrayList();
        // 将字符串转成字符数组，并遍历加入list集合
        for(Character c : str.toCharArray()){
            list.add(c);
        }
        // 返回list集合的stream流
        return list.stream();
    }
}

10.自然排序：sorted

看下一条里的代码

11.定制排序：sorted(Comparator com)


 /**
     * 排序的练习
     */
    @Test
    public void test2(){
 
        List<Integer> integers = List.of(124, 2, 15, 12, 51, -5, 5);
        // 按照自然排序
        integers.stream().sorted().forEach(System.out::println);
 
        System.out.println("---------");
 
        List<Integer> integers2 = List.of(124, 2, 15, 12, 51, -5, 5);
        // 定制排序(大到小)，需要传入Comparator接口（如果流中的是引用类型，只能用定制排序）
        // 简写：integers2.stream().sorted((e1,e2) -> e2-e1).forEach(System.out::println);
        integers2.stream().sorted((e1,e2) -> {
            return e2-e1;
        }).forEach(System.out::println);
    }

12.检测匹配（终结方法）：

返回一个Boolean值

是否全部匹配：allMatch

是否至少匹配一个：anyMatch

是否没有匹配的：noneMatch


 /**
     * 匹配的练习
     */
    @Test
    public void test3(){
        List<Integer> integers = List.of(124, 2, 15, 12, 51, -5, 5);
        // 判断是否全部大于5
        boolean b = integers.stream().allMatch(i -> i > 5);
        // 结束输出false
        System.out.println(b);
 
        System.out.println("-------");
 
        List<Integer> integers2 = List.of(124, 2, 15, 12, 51, -5, 5);
        // 检测是否匹配至少一个元素
        boolean b1 = integers2.stream().anyMatch(i -> i > 5);
        // 输出true
        System.out.println(b1);
 
        System.out.println("-------");
 
        List<Integer> integers3 = List.of(124, 2, 15, 12, 51, -5, 5);
        // 检查是否没有匹配的元素
        boolean b2 = integers3.stream().noneMatch(i -> i > 1000);
        // 输出true，全部不匹配
        System.out.println(b2);
    }

13.查找元素（终结方法）

查找第一个元素：findFirst，返回Optional类型

查找其中一个元素：findAny，返回Optional类型


public void test4(){
        List<Integer> integers = List.of(124, 2, 15, 12, 51, -5, 5);
        // 输出第一个元素
        Optional<Integer> first = integers.stream().findFirst();
        // 输出结果是Optional[124]
        System.out.println(first);
 
        System.out.println("-------------");
 
        List<Integer> integers2 = List.of(124, 2, 15, 12, 51, -5, 5);
        // 返回其中一个元素
        Optional<Integer> any = integers2.stream().findAny();
        System.out.println(any);
    }

14.查找最大最小值（终结方法）

max(comparator c)

min(comparator c)


/**
* 查找最大最小值
*/
@Test
    public void test5(){
    List<Person> list = new ArrayList<>();
    list.add(new Person("马化腾",25,3000));
    list.add(new Person("李彦宏",27,2545));
    list.add(new Person("雷军",35,4515));
    list.add(new Person("马云",55,9877));
 
    //  查找年龄最大的人
    Optional<Person> max = list.stream().max((e1, e2) -> e1.getAge() - e2.getAge());
    // 返回马云，55岁年龄最大
    System.out.println(max.get());
 
    System.out.println("--------");

15.规约（终结方法）

reduce(T identity ，BinaryOperator) 第一个参数是初始值，第二个参数是一个函数式接口

reduce(BinaryOperator) 参数是一个函数式接口


/**
* 归约的练习
*/
@Test
    public void test6(){
    List<Integer> integers = List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
    // 求集合里数字的和（归约）reduce第一个参数是初始值。
    Integer sum = integers.stream().reduce(0, Integer::sum);
    System.out.println(sum);
 
    System.out.println("-------");
 
    List<Person> list = new ArrayList<>();
    list.add(new Person("马化腾",25,3000));
    list.add(new Person("李彦宏",27,2545));
    list.add(new Person("雷军",35,4515));
    list.add(new Person("马云",55,9877));
    // 求所有人的工资和（归约）
    // 不用方法引用写法：Optional<Integer> reduce = list.stream().map(person -> person.getSalary()).reduce((e1, e2) -> e1 + e2);
    Optional<Integer> reduce = list.stream().map(Person::getSalary).reduce(Integer::sum);
    // 输出Optional[19937]
    System.out.println(reduce);
 
}

16.收集（终结方法）

collect(Collector c)：将流转化为其他形式，接收一个Collector接口的实现


/**
     * 收集的练习
     */
    @Test
    public void test7(){
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        list.add(new Person("马化腾",25,3000));
        list.add(new Person("李彦宏",27,2545));
        list.add(new Person("雷军",35,4515));
        list.add(new Person("马云",55,9877));
        // 把年龄大于30岁的人，转成一个list集合
        List<Person> collect = list.stream().filter(person -> person.getAge() > 30).collect(Collectors.toList());
        // 遍历输出（输出雷军和马云）
        for (Person person : collect) {
            System.out.println(person);
        }
 
        System.out.println("----------");
 
        List<Person> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add(new Person("马化腾",25,3000));
        list2.add(new Person("李彦宏",27,2545));
        list2.add(new Person("雷军",35,4515));
        list2.add(new Person("马云",55,9877));
        // 把姓马的人，转成Set集合
        Set<Person> set = list2.stream().filter(person -> person.getName().startsWith("马")).collect(Collectors.toSet());
        // 输出马云和马化腾
        set.forEach(System.out::println);
 
    }

17.迭代：iterate

可以使用Stream.iterate创建流值，即所谓的无限流。


//Stream.iterate(initial value, next value)
Stream.iterate(0, n -> n + 1)
    .limit(5)
    .forEach(x -> System.out.println(x));

18.查看：peek

peek接收的是一个Consumer函数，peek 操作会按照 Consumer 函数提供的逻辑去消费流中的每一个元素，同时有可能改变元素内部的一些属性


@Test
    public void test1(){
        List<String> collect = Stream.of("one", "two", "three", "four")
                .filter(e -> e.length() > 3)
                .peek(e -> System.out.println("查看一下刚过滤出的值：" + e))
                .map(String::toUpperCase)
                .peek(e -> System.out.println("查看一下转大写之后的值：" + e))
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("-----分割线-----");
        // 遍历过滤后的集合
        for (String s : collect) {
            System.out.println(s);
        }
    }

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