JDK新特性——Stream代码简洁之道的详细用法

一、概述

Stream 是一组用来处理数组、集合的API，Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。
Java 8 中之所以费这么大的功夫引入 函数式编程 ，原因有两个：

• 代码简洁函数式编程写出的代码简洁且意图明确，使用stream接口让你从此告别for循环。
• 多核友好，Java函数式编程使得编写并行程序从未如此简单，你需要的全部就是用用一下parallel()方法
• Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作

二、Stream特性

1、不是数据结构，没有内部存储，不会保存数据，故每个Stream流只能使用一次
2、不支持索引访问
3、支持并行
4、很容易生成数据或集合(List，Set)
5、支持过滤、查找、转换、汇总、聚合等操作
6、延迟计算，流在中间处理过程中，只是对操作进行了记录，并不会立即执行，需要等到执行终止操作的时候才会进行实际的计算

三、分类

关于应用在Stream流上的操作，可以分成两种：

1. Intermediate(中间操作)： 中间操作的返回结果都是Stream，故可以多个中间操作叠加；
2. Terminal(终止操作)： 终止操作用于返回我们最终需要的数据，只能有一个终止操作。

使用Stream流，可以清楚地知道我们要对一个数据集做何种操作，可读性强。而且可以很轻松地获取并行化Stream流，不用自己编写多线程代码，可以让我们更加专注于业务逻辑。

无状态： 指元素的处理不受之前元素的影响；
有状态： 指该操作只有拿到所有元素之后才能继续下去。
非短路操作： 指必须处理所有元素才能得到最终结果；
短路操作： 指遇到某些符合条件的元素就可以得到最终结果，如 A || B，只要A为true，则无需判断B的结果。

四、Stream的创建

1、通过数组来生成
2、通过集合来生成
3、通过Stream.generate方法来创建
4、通过Stream.iterate方法来创建
5、其他Api创建

4.1 通过数组来生成

 //通过数组来生成
    static void gen1(){
        String[] strs = {"a","b","c","d"};
        Stream<String> strs1 = Stream.of(strs);//使用Stream中的静态方法：of()
        strs1.forEach(System.out::println);//打印输出(a、b、c、d)
    }

4.2 通过集合来生成

//通过集合来生成
    static void gen2(){
        List<String> list = Arrays.asList("1","2","3","4");
        Stream<String> stream = list.stream();//获取一个顺序流
        stream.forEach(System.out::println);//打印输出（1,2,3,4）
    }

4.3 通过Stream.generate方法来创建

    //generate
    static void gen3(){
        Stream<Integer> generate = Stream.generate(() -> 1);//使用Stream中的静态方法：generate()
        //limit 返回由该流的元素组成的流，截断长度不能超过maxSize
        generate.limit(10).forEach(System.out::println);//打印输出(打印10个1)
    }

4.4 通过Stream.iterate方法来创建

    //使用iterator
    static void gen4() {
        Stream<Integer> iterate = Stream.iterate(1, x -> x + 1);//使用Stream中的静态方法：iterate()
        iterate.limit(10).forEach(System.out::println);//打印输出(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)
    }

4.4 其他Api创建

//其他方式
    static void gen5(){
        String str = "abcdefg";
        IntStream stream =str.chars();//获取str 字节码
        stream.forEach(System.out::println);//打印输出(97,98,99,100,101,102,103)
    }

五、Stream的常用API

5.1 中间操作

1. filter： 过滤流中的某些元素

 //中间操作:如果调用方法之后返回的结果是Stream对象就意味着是一个中间操作
  Arrays.asList(1,2,3,4,5).stream()//获取顺序流
  .filter((x)->x%2==0) // 2 4 
  .forEach(System.out::println);

 //求出结果集中所有偶数的和
 int count = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).stream()//获取顺序流
 .filter(x -> x % 2 == 0).// 2 4 6 8 
 mapToInt(x->x).sum();//求和
 System.out.println(count); //打印输出 20 

2. distinct： 通过流中元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素

 Arrays.asList(1,2,3,3,3,4,5,2).stream()//获取顺序流
 	.distinct()//去重
 	.forEach(System.out::println);// 打印输出(1,2,3,4,5)
 
 System.out.println("去重：---------------");
 
 Arrays.asList(1,2,3,3,3,4,5,2).stream()//获取顺序流
 	.collect(Collectors.toSet())//Set()去重
 	.forEach(System.out::println);// 打印输出(1,2,3,4,5)

3. 排序

sorted()：返回由此流的元素组成的流，根据自然顺序排序。
sorted(Comparator com)：返回由该流的元素组成的流，根据提供的 Comparator进行排序。

//获取最大值和最小值但是不使用min和max方法
   List<Integer> list = Arrays.asList(1,2, 3,4, 5, 6);
   Optional<Integer> min = list.stream().sorted().findFirst();//自然排序 根据数字从小到大排列
   System.out.println(min.get());//打印输出（1）
   
   Optional<Integer> max2 = list.stream().sorted((a, b) -> b - a).findFirst();//定时排序 根据最大数进行排序
   System.out.println(max2.get());//打印输出（6）

 //按照大小(a-z)排序
 Arrays.asList("java","c#","python","scala").stream().sorted().forEach(System.out::println);
 //按照长度排序
 Arrays.asList("java","c#","python","scala").stream().sorted((a,b)->a.length()-b.length()).forEach(System.out::println);

4. 截取

limit(n)：返回由此流的元素组成的流，截短长度不能超过 n
skip(n)：在丢弃流的第n元素后，配合limit(n)可实现分页

//打印20-30这样的集合数据
      Stream.iterate(1,x->x+1).limit(50)// limit 50 总共到50
      .skip(20)// 跳过前 20
      .limit(10) // 打印10个
      .forEach(System.out::println);//打印输出(21,22,23,24,25,26,27,28,29,30)

5. 转换

map：接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素。
flatMap：接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流。

List<String> list = Arrays.asList("a,b,c", "1,2,3");
 
//将每个元素转成一个新的且不带逗号的元素
Stream<String> s1 = list.stream().map(s -> s.replaceAll(",", ""));
s1.forEach(System.out::println); // abc  123
 
Stream<String> s3 = list.stream().flatMap(s -> {
    //将每个元素转换成一个stream
    String[] split = s.split(",");
    Stream<String> s2 = Arrays.stream(split);
    return s2;
});
s3.forEach(System.out::println); // a b c 1 2 3

6. 消费

peek：如同于map，能得到流中的每一个元素。但map接收的是一个Function表达式，有返回值；而peek接收的是Consumer表达式，没有返回值。

 //将str中的每一个数值都打印出来，同时算出最终的求和结果
 String str ="11,22,33,44,55";      
 System.out.println(Stream.of(str.split(",")).peek(System.out::println).mapToInt(Integer::valueOf).sum());//11 22 33 44 55 165

5.2 终止操作

1. 循环：forEach

Users类：

import java.util.Date;

/**
 * @program: lambda
 * @ClassName Users
 * @description:
 * @author: muxiaonong
 * @create: 2020-10-24 11:00
 * @Version 1.0
 **/
public class Users {

    private String name;
    public Users() {}

    /**
     * @param name
     */
    public Users(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * @param name
     * @return
     */
    public static Users build(String name){
        Users u = new Users();
        u.setName(name);
        return u;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return  "name='" + name + '\'';
    }
  }

   //创建一组自定义对象
   String str2 = "java,scala,python";
   Stream.of(str2.split(",")).map(x->new Users(x)).forEach(System.out::println);//打印输出（name='java' name='scala' name='python'）
   Stream.of(str2.split(",")).map(Users::new).forEach(System.out::println);//打印输出（name='java' name='scala' name='python'）
   Stream.of(str2.split(",")).map(x->Users.build(x)).forEach(System.out::println);//打印输出（name='java' name='scala' name='python'）
   Stream.of(str2.split(",")).map(Users::build).forEach(System.out::println);//打印输出（name='java' name='scala' name='python'）

2. 计算：min、max、count、sum

min：返回流中元素最小值
max：返回流中元素最大值
count：返回流中元素的总个数
sum：求和

 //求集合中的最大值
 List<Integer> list = Arrays.asList(1,2, 3,4, 5, 6);
  Optional<Integer> max = list.stream().max((a, b) -> a - b);
  System.out.println(max.get()); // 6 
  //求集合的最小值
  System.out.println(list.stream().min((a, b) -> a-b).get()); // 1
 //求集合的总个数
 System.out.println(list.stream().count());//6
  //求和
  String str ="11,22,33,44,55";
  System.out.println(Stream.of(str.split(",")).mapToInt(x -> Integer.valueOf(x)).sum());
  System.out.println(Stream.of(str.split(",")).mapToInt(Integer::valueOf).sum());
  System.out.println(Stream.of(str.split(",")).map(x -> Integer.valueOf(x)).mapToInt(x -> x).sum());
  System.out.println(Stream.of(str.split(",")).map(Integer::valueOf).mapToInt(x -> x).sum());

3. 匹配：anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny

anyMatch：接收一个 Predicate 函数，只要流中有一个元素满足该断言则返回true，否则返回false
allMatch：接收一个 Predicate 函数，当流中每个元素都符合该断言时才返回true，否则返回false
noneMatch：接收一个 Predicate 函数，当流中每个元素都不符合该断言时才返回true，否则返回false
findFirst：返回流中第一个元素
findAny：返回流中的任意元素

List<Integer> list = Arrays.asList(1,2, 3,4, 5, 6);
System.out.println(list.stream().allMatch(x -> x>=0)); //如果集合中的元素大于等于0 返回true
System.out.println(list.stream().noneMatch(x -> x > 5));//如果集合中的元素有大于5的元素。返回false
System.out.println(list.stream().anyMatch(x -> x > 4));//如果集合中有大于四4的元素，返回true
//取第一个偶数
Optional<Integer> first = list.stream().filter(x -> x % 10 == 6).findFirst();
System.out.println(first.get());// 6
//任意取一个偶数
Optional<Integer> any = list.stream().filter(x -> x % 2 == 0).findAny();
System.out.println(any.get());// 2

4.收集器：toArray、collect

collect：接收一个Collector实例，将流中元素收集成另外一个数据结构
Collector<T, A, R> 是一个接口，有以下5个抽象方法：

1. Supplier<A> supplier();创建一个结果容器A
2. BiConsumer<A, T> accumulator();：消费型接口，第一个参数为容器A，第二个参数为流中元素T。
3. BinaryOperator<A> combiner();函数接口，该参数的作用跟上一个方法(reduce)中的combiner参数一样，将并行流中各个子进程的运行结果(accumulator函数操作后的容器A)进行合并。
4. Function<A, R> finisher();函数式接口，参数为：容器A，返回类型为：collect方法最终想要的结果R。
5. Set<Characteristics> characteristics();返回一个不可变的Set集合，用来表明该Collector的特征

/**
 * @program: lambda
 * @ClassName Customer
 * @description:
 * @author: muxiaonong
 * @create: 2020-10-24 11:36
 * @Version 1.0
 **/
public class Customer {

    private String name;

    private Integer age;
    
...getset忽略
}

 public static void main(String[] args) {
        Customer c1 = new Customer("张三",10);
        Customer c2 = new Customer("李四",20);
        Customer c3 = new Customer("王五",10);

        List<Customer> list = Arrays.asList(c1,c2,c3);

        //转成list
        List<Integer> ageList = list.stream().map(Customer::getAge).collect(Collectors.toList());
        System.out.println("ageList："+ageList);//ageList：[10, 20, 10]

        //转成set
        Set<Integer> ageSet = list.stream().map(Customer::getAge).collect(Collectors.toSet());
        System.out.println("ageSet："+ageSet);//ageSet：[20, 10]

//转成map,注:key不能相同，否则报错
        Map<String, Integer> CustomerMap = list.stream().collect(Collectors.toMap(Customer::getName, Customer::getAge));
        System.out.println("CustomerMap："+CustomerMap);//CustomerMap：{李四=20, 张三=10, 王五=10}

//字符串分隔符连接
        String joinName = list.stream().map(Customer::getName).collect(Collectors.joining(",", "(", ")"));
        System.out.println("joinName："+joinName);//joinName：(张三,李四,王五)

//聚合操作
//1.学生总数
        Long count = list.stream().collect(Collectors.counting());
        System.out.println("count："+count);//count：3
//2.最大年龄 (最小的minBy同理)
        Integer maxAge = list.stream().map(Customer::getAge).collect(Collectors.maxBy(Integer::compare)).get();
        System.out.println("maxAge："+maxAge);//maxAge：20

//3.所有人的年龄
        Integer sumAge = list.stream().collect(Collectors.summingInt(Customer::getAge));
        System.out.println("sumAge："+sumAge);//sumAge：40

//4.平均年龄
        Double averageAge = list.stream().collect(Collectors.averagingDouble(Customer::getAge));
        System.out.println("averageAge："+averageAge);//averageAge：13.333333333333334

//分组
        Map<Integer, List<Customer>> ageMap = list.stream().collect(Collectors.groupingBy(Customer::getAge));
        System.out.println("ageMap："+ageMap);//ageMap：{20=[com.mashibing.stream.Customer@20ad9418], 10=[com.mashibing.stream.Customer@31cefde0, com.mashibing.stream.Customer@439f5b3d]}


//分区
//分成两部分，一部分大于10岁，一部分小于等于10岁
        Map<Boolean, List<Customer>> partMap = list.stream().collect(Collectors.partitioningBy(v -> v.getAge() > 10));
        System.out.println("partMap："+partMap);

//规约
        Integer allAge = list.stream().map(Customer::getAge).collect(Collectors.reducing(Integer::sum)).get();
        System.out.println("allAge："+allAge);//allAge：40


    }

六、Stream的方法摘要

总结

对于Java中新特性除了 Stream 还有lamaba表达式都是可以帮忙我们很好的去优化代码，使我们的代码简洁且意图明确，避免繁琐的重复性的操作，对于文中有兴趣的小伙伴可以操作起来，又不懂的小伙伴可以在下面进行留言，小农看到了会第一时间回复大家，谢谢，大家加油！