Java8新特性—stream流的使用

前言：

今天跟大家分享一下java8的新特性之一—流，肯定有很多人见到过，但是我相信目前很多人还没有广泛的使用流—可能暂时没有使用流的意识，或者说是使用的不熟练，如果真的是这样，那么今天分享的文章肯定会给你带来巨大的冲击，我们现在就来感受一下流的魅力。

在学习流的相关操作之前，希望先熟悉下lambda表达式和optional，这样比较容易理解。

一、热身运动

流可以帮助我们写出更优雅且高性能的代码，比如有这样一个场景，比如你有一个女朋友（没有的话就new一个吧），然后你女朋友的包包中装了很多的东西，现在需要将你女朋友的包包中的东西都拿出来，如果我们使用传统的迭代器，可能会是下面的场景：

你：媳妇儿，我们现在把你包包里的东西拿出来，包包里面有东西吗？

女朋友：有，有小镜子

你：好，把镜子拿出来放到桌子上，还有吗？

女朋友：有，充电宝

你：好，把充电宝拿出来放到桌子上吧，还有吗？

女朋友：有，还有纸巾

你：好，把纸巾拿出来放到桌子上，还有吗？

……

我们是不是感觉上面的对话看上去有点傻，其实这是我们在操作流或者数组的时候经常使用的逻辑，遍历整个容器，然后做判断或者操作。那么如果我们使用java8的流操作将会是下面的场景：

你：媳妇儿，把你包包里面的东西都拿出来放到桌子上

就是这么简单，我们下面来详细的学习一下流的操作

上面的实例可能有些人会觉得集合也能用一些清空的操作啊，比如clear或者addAll等操作啊，上面的例子完全不能凸显出流的特性，那接下来我们用一个代码的例子来初步的体验一下流会给我们什么？

需求：需要从一张菜谱中找出所有低热量的菜名，并且排序

package stream;

public class Dish {
    private final String name;

    private final boolean vegetarian;

    private final int calories;

    private final Type type;

    public Dish(String name, boolean vegetarian, int calories, Type type) {
        this.name = name;
        this.vegetarian = vegetarian;
        this.calories = calories;
        this.type = type;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public boolean isVegetarian() {
        return vegetarian;
    }

    public int getCalories() {
        return calories;
    }

    public Type getType() {
        return type;
    }

    public enum Type{
        MEAT,FISH,OTHER
    }
}

如果我们使用java8之前的操作可能是下面的实现代码

/***
 * 获取低热量的菜品的名称,并且按照热量从高到底排序
 * 热量<400的认为时低热量
 * java8之前的写法
 * @return
 */
public List<String> getSortLowCalories(List<Dish> dishes) {
    if (dishes == null || dishes.isEmpty()) return null;
    List<Dish> lowCaloriesSort = new ArrayList<>();

    for (Dish dish : dishes) {
        if (dish.getCalories() < 400) {
            lowCaloriesSort.add(dish);
        }
    }
    /*排序*/
    Collections.sort(lowCaloriesSort, new Comparator<Dish>() {
        @Override
        public int compare(Dish o1, Dish o2) {
            return Integer.compare(o1.getCalories(), o2.getCalories());
        }
    });
    List<String> lowDishNameSort = new ArrayList<>();
    /*获取名字*/
    for (Dish dish : lowCaloriesSort) {
        lowDishNameSort.add(dish.getName());
    }
    return lowDishNameSort;
}

先看下上面的代码，简单的分析一下：

1. for循环遍历了两次，带来性能问题
2. List<Dish> lowCaloriesSort仅仅是一个中间容器，即“垃圾变量”
3. 代码写的很长，看上去不美观

那么我们引入java8代码将会编程怎么样子的呢？

/***
 * 使用java8流式的方式获取低热量的菜品的名称，并且排序
 * @param dishes
 * @return
 */
public List<String> ortLowCaloriesFor8(List<Dish> dishes) {
    List<String> lowDishNameSort = dishes.stream()
            .filter(dish -> dish.getCalories() < 400)
            .sorted(Comparator.comparing(Dish::getCalories))
            .map(Dish::getName)
            .collect(Collectors.toList());
    return lowDishNameSort;
}

看上去怎么样，是不是非常的精简，看上去是不是很棒，如果你也是这么认为，那么你可以继续往下看看，java8的新特性其实相对比较简单，一般都是一些操作性的内容，不像数据结构或并发编程、虚拟机等这些难以理解。

二、流的定义及描述

流：从支持数据处理操作的源生成的元素序列

看上去很青涩，很难理解，那就算了，我们尽量用一些比较容易理解的思维来转换对流的理解，比如我们可以将流的操作比作数据库的操作

如刚才上面获取低热量的菜名，并且排序可以写成下面的sql

Select name from dish where calorie < 400 order by calorie asc;

如果这个你能理解的话，那么我相信你对流应该有一个初步的了解，流的操作就像一个管道一样，流经过一个管道，那么流就变成了另外一个流，如上面的例子可以用下图来描述：

三、流的常用操作

上个类吧，代码虽然较多，但是非常简单

package stream;

import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;

public class StreamTest {

    /***
     * 获取低热量的菜品的名称,并且按照热量从高到底排序
     * 热量<400的认为时低热量
     * java8之前的写法
     * @return
     */
    public List<String> getSortLowCalories(List<Dish> dishes) {
        if (dishes == null || dishes.isEmpty()) return null;
        List<Dish> lowCaloriesSort = new ArrayList<>();

        for (Dish dish : dishes) {
            if (dish.getCalories() < 400) {
                lowCaloriesSort.add(dish);
            }
        }
        /*排序*/
        Collections.sort(lowCaloriesSort, new Comparator<Dish>() {
            @Override
            public int compare(Dish o1, Dish o2) {
                return Integer.compare(o1.getCalories(), o2.getCalories());
            }
        });
        List<String> lowDishNameSort = new ArrayList<>();
        /*获取名字*/
        for (Dish dish : lowCaloriesSort) {
            lowDishNameSort.add(dish.getName());
        }
        return lowDishNameSort;
    }

    /***
     * 使用java8流式的方式获取低热量的菜品的名称，并且排序
     * @param dishes
     * @return
     */
    public List<String> ortLowCaloriesFor8(List<Dish> dishes) {
        List<String> lowDishNameSort = dishes.stream()
                .filter(dish -> dish.getCalories() < 400)
                .sorted(Comparator.comparing(Dish::getCalories))
                .map(Dish::getName)
                .collect(Collectors.toList());
        return lowDishNameSort;
    }

    /************************************筛选和切片************************/

    //1、筛选
    /***
     * 获取是蔬菜的dish
     * @param dishes
     * @return
     */
    public List<Dish> getVegeterianDish(List<Dish> dishes) {
        if (dishes == null || dishes.isEmpty()) return null;

        List<Dish> vegeterianDishes = new ArrayList<>();

        for (Dish dish : dishes) {
            if (dish.isVegetarian()) {
                vegeterianDishes.add(dish);
            }
        }
        return vegeterianDishes;
    }

    /***
     * 使用java8获取蔬菜的dish
     * @param dishes
     * @return
     */
    public List<Dish> getVegeterianDishFor8(List<Dish> dishes) {

        return dishes.stream().filter(Dish::isVegetarian)
                .collect(Collectors.toList());
    }

    //2、distinct去重（和sql中的distinct一样）
    /***
     * 获取偶数，并且去重
     * @param numbers
     * @return
     */
    public Set<Integer> filterOddRemoveDuplicate(List<Integer> numbers){
        if (numbers == null || numbers.isEmpty()) return null;
        Set<Integer> results = new HashSet<>();
        for (Integer number : numbers){
            if (number %2 == 0){
                results.add(number);
            }
        }
        return results;
    }


    /***
     * 使用java8获取偶数，并且去重
     * @param numbers
     * @return
     */
    public List<Integer> filterOddRemoveDuplicateFor8(List<Integer> numbers){
        return numbers.stream().filter(number -> number %2 == 0)
                .distinct()
                .collect(Collectors.toList());
    }

    //3、limit使用（和sql中的limit一样）
    /***
     * 获取高热量的N道菜
     * @param dishes
     * @return
     */
    public List<Dish> getNHightCalories(List<Dish> dishes,int limit){
        if (dishes == null || dishes.isEmpty()) return null;

        List<Dish> results = new ArrayList<>();
        for (int i=0;i<limit;i++){
            results.add(dishes.get(i));
        }
        return results;
    }

    /***
     * 获取高热量的N道菜
     * @param dishes
     * @return
     */
    public List<Dish> getThreeHightCaloriesFor8(List<Dish> dishes,int limit){
        return dishes.stream().limit(limit).collect(Collectors.toList());
    }


    //4、skip使用（和支持skip的sql中的skip一样）
    /***
     * 跳过N个，去K个dish，类似与是数据库的分页操作
     * @param dishes
     * @param skipN 跳过n
     * @param k 取k个
     * @return
     */
    public List<Dish> skipNDish(List<Dish> dishes,int skipN,int k){
        if (dishes == null || dishes.isEmpty()) return null;
        /*假设数据合理，超过skipN+k个dish*/
        List<Dish> results = new ArrayList<>();
        for (int i = skipN;i<skipN+k;i++){
            results.add(dishes.get(i));
        }
        return results;
    }

    /***
     * 跳过N个，去K个dish，类似与是数据库的分页操作
     * @param dishes
     * @param skipN 跳过n
     * @param k 取k个
     * @return
     */
    public List<Dish> skipNDishFor8(List<Dish> dishes,int skipN,int k){
        return dishes.stream().skip(skipN)
                .limit(k).collect(Collectors.toList());
    }

    /*****************************映射*********************************/


    //5、map映射，类似数据中获取一列的数据
    /***
     * 获取菜品的名字
     * @param dishes
     * @return
     */
    public List<String> getDishNames(List<Dish> dishes){
        if (dishes == null || dishes.isEmpty()) return null;
        List<String> results = new ArrayList<>();
        for (Dish dish : dishes){
            results.add(dish.getName());
        }
        return results;
    }

    /***
     * 使用java8获取菜品的名字
     * @param dishes
     * @return
     */
    public List<String> getDishNamesFor8(List<Dish> dishes){
        return dishes.stream().map(Dish::getName).collect(Collectors.toList());
    }

    //6、flatmap映射，Flatmap可以理解成将一些内容打散操作
    /***
     * 获取字符中不同的单词，如["hello","world"]
     * 获取的结果['h','e','l','o','w','r','d']
     * @param words
     * @return
     */
    public Set<Character> getDifferentCharWord(List<String> words){
        if (words == null || words.isEmpty()) return null;
        Set<Character> charWords = new LinkedHashSet<>();
        for (String word : words){
            char[] chars = word.toCharArray();
            for (char c : chars){
                charWords.add(c);
            }
        }
        return charWords;
    }

    /***
     * 使用java8
     * 获取字符中不同的单词，如["hello","world"]
     * 获取的结果['h','e','l','o','w','r','d']
     * @param words
     * @return
     */
    public List<String> getDifferentCharWordFor8(List<String> words){
        return words.stream().map(word->word.split(""))
                .flatMap(Arrays::stream)
                .distinct()
                .collect(Collectors.toList());
    }

    /*******************查找和匹配******************************************/

    //7、匹配
    /***
     * allMatch、anyMatch、noneMatch
     * anyMatch：至少能匹配一个元素
     * allMatch：都能匹配
     * noneMatch：都不能匹配
     * 比如是匹配是否有蔬菜
     */
    /***
     * 查找是否有蔬菜
     * @param dishes
     * @return
     */
    public boolean existVegetarian(List<Dish> dishes){
        if (dishes == null || dishes.isEmpty()) return false;
        for (Dish dish : dishes){
            if (dish.isVegetarian()) return true;
        }
        return false;
    }

    /***
     * java8查找是否有蔬菜
     * @param dishes
     * @return
     */
    public boolean existVegetarianFor8(List<Dish> dishes){
        return dishes.stream().anyMatch(Dish::isVegetarian);
    }


    /***
     * 判断所有的菜是否健康，即所有菜的热量都<400
     * @param dishes
     * @return
     */
    public boolean isHeathy(List<Dish> dishes){
        if (dishes == null || dishes.isEmpty()) return false;
        for (Dish dish : dishes){
            if (dish.getCalories() > 400) return false;
        }
        return true;
    }

    /***
     * java8判断所有的菜是否健康，即所有菜的热量都<400
     * @param dishes
     * @return
     */
    public boolean isHeathyFor8(List<Dish> dishes){
        return dishes.stream().allMatch(dish -> dish.getCalories() < 400);
    }

    /***
     * 使用java8的noneMatch判断菜品是否健康
     * @param dishes
     * @return
     */
    public boolean isHeathFor8NoneMath(List<Dish> dishes){
        return dishes.stream().noneMatch(dish -> dish.getCalories() >= 400);
    }

    /***
     * 使用anymath判断菜品是否健康
     * 即存在任意的热量大于400的都是不健康的
     * @param dishes
     * @return
     */
    public boolean isHeathFor8AnyMatch(List<Dish> dishes){
        return !dishes.stream().anyMatch(dish -> dish.getCalories() >=400);
    }

    //8、查找
    /***
     * findAny：随机任意找到一个
     * findFirst：找到第一个
     * 他们返回的Optional，这个也是java8的新特性
     */
    /***
     * java8之前实现获取一道蔬菜
     * @param dishes
     * @return
     */
    public Dish findAnyVegetarian(List<Dish> dishes){
        if (dishes == null || dishes.isEmpty()) return null;
        for (Dish dish : dishes){
            if (dish.isVegetarian()){
                return dish;
            }
        }
        return null;
    }


    /***
     * java8实现获取一道蔬菜
     * @param dishes
     * @return
     */
    public Dish findAnyVegetarianFor8(List<Dish> dishes){
        return dishes.stream().filter(Dish::isVegetarian).findAny().orElse(null);
    }

    //
    /***
     * 找出第一个数的平方能被N整除的数字
     * @return
     */
    public Integer getFirstSquareDivisibleByN(List<Integer> numbers,int n){
        if (numbers == null || numbers.isEmpty()) return null;
        for (Integer number : numbers){
            if (Math.pow(number,2) % n == 0){
                return number;
            }
        }
        return null;
    }


    /***
     * 找出第一个数的平方能被N整除的数字
     * @return
     */
    public Integer getFirstSquareDivisibleByNFor8(List<Integer> numbers,int n){
        Optional<Integer> result = numbers.stream().map(number->number * number)
                .filter(number->number % n == 0)
                .map(number->(int)Math.sqrt(number))
                .findFirst();
        return result.orElse(null);
    }


    /*****************规约************************/


    //9、求和
    /***
     * java8之前实现求和
     * @param numbers
     * @return
     */
    public int getSum(int[] numbers){
        int result = 0;
        for (int number : numbers){
            result += number;
        }
        return result;
    }

    /***
     * java8求和
     * @param numbers
     * @return
     */
    public int getSumFor8(int[] numbers){
        return Arrays.stream(numbers).reduce(0,Integer::sum);
    }

    //10、获取最大值
    /***
     * 从数组中获取最大值
     * @param numbers
     * @return
     */
    public int getMax(int[] numbers){
        if (numbers == null || numbers.length == 0) return Integer.MIN_VALUE;
        int max = Integer.MIN_VALUE;
        for (int number : numbers){
            if (max < number) max = number;
        }
        return max;
    }

    /***
     * 使用java8从数组中获取最大值
     * @param numbers
     * @return
     */
    public int getMaxFor8(int[] numbers){
        return Arrays.stream(numbers).reduce(Integer::max).orElse(Integer.MIN_VALUE);
    }


    public static void main(String[] args) {
        StreamTest streamTest = new StreamTest();
        List<String> words = Arrays.asList("hello","world");
        //System.out.println(streamTest.getDifferentCharWord(words));
        //System.out.println(streamTest.getDifferentCharWordFor8(words));
        //List<Integer> numbers = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6);
        //System.out.println(streamTest.getFirstSquareDivisibleByN(numbers,3));
        //System.out.println(streamTest.getFirstSquareDivisibleByNFor8(numbers,3));
        int[] numbers = {1,2,3,1000,55,333,112,333,555};
        System.out.println(streamTest.getSum(numbers));
        System.out.println(streamTest.getSumFor8(numbers));
    }


}

上面的代码很多没有经过测试，可能有些有点问题，或者有更好的实现方式，大家可以略过这一点，重点看java8的代码和java8之前进行对比，其实如果你看完了我相信对stream非常热爱，甚至可能会回去改代码了。

到这里流的基本的操作算是介绍完了，这篇文章就写道这里吧，后面会更加深入的还会介绍一些流的更高级的使用。