Java8 的 Stream 流式操作之王者歸來

相對于Java8之前的Java的相關(guān)操作簡直是天差地別，Java8 的流式操作的出現(xiàn)，也很大程度上改變了開發(fā)者對于Java的繁瑣的操作的印象，從此，Java也走向了函數(shù)式編程的道路！

1 流的創(chuàng)建

1.1 流的創(chuàng)建方法

既然需要聊聊流的操作，那么，首先還是先看看怎么創(chuàng)建流。

創(chuàng)建流的方法有三種，分別是：Stream.of()、Stream.iterate()、Stream.generate()，然后，分別看一下這三個方法的聲明。

static <T> Stream<T> of(T... values)

static <T> Stream<T> iterate(T seed, UnaryOperator<T> f)

static <T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)

Stream.of()：參數(shù)很簡單，就是一系列的泛型參數(shù)。
Stream.iterate()：第一個參數(shù)是一個初始值，第二個參數(shù)是一個操作。
Stream.generate()：參數(shù)就是一個Supplier的供給型的參數(shù)。

1.2 流的創(chuàng)建方法舉例

/*
     * @Author 歐陽思海
     * @Description  創(chuàng)建流
     * @Date 11:05 2019/8/26
     * @Param []
     * @return void
     **/
    @Test
    public void testCreateStream() {
        //利用Stream.of方法創(chuàng)建流
        Stream<String> stream = Stream.of("hello", "world", "Java8");
        stream.forEach(System.out::println);
        System.out.println("##################");
        //利用Stream.iterate方法創(chuàng)建流
        Stream.iterate(10, n -> n + 1)
                .limit(5)
                .collect(Collectors.toList())
                .forEach(System.out::println);
        System.out.println("##################");
        //利用Stream.generate方法創(chuàng)建流
        Stream.generate(Math::random)
                .limit(5)
                .forEach(System.out::println);
        System.out.println("##################");
        //從現(xiàn)有的集合中創(chuàng)建流
        List<String> strings = Arrays.asList("hello", "world", "Java8");
        String string = strings.stream().collect(Collectors.joining(","));
        System.out.println(string);
    }

在上面的例子中，Stream.of()方法的參數(shù)是幾個字符串，Stream.iterate()方法的第一個參數(shù)是初始值 10，第二個參數(shù)是在10 的基礎(chǔ)上每次加 1 的操作，Stream.generate()的參數(shù)是用 Random 方法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。

1.3 流的創(chuàng)建總結(jié)

流的創(chuàng)建有三種方法，分別是Stream.of()、Stream.iterate()、Stream.generate()，這幾個都是 Stream 類的靜態(tài)方法，所以，使用起來非常的方便。

2 流的操作

在上一節(jié)中，我們知道怎么創(chuàng)建流了，接下來，我們就看看對流可以進(jìn)行哪些操作，使用了 Stream 流之后，是否會比 Java8 之前方便很多呢？

2.1 裝箱流

在處理對象流的時候，可以利用 Collectors 類的靜態(tài)方法轉(zhuǎn)換為集合，例如，將字符串流轉(zhuǎn)換為 List<String> ，這種方式是沒有問題的。

但是，如果遇到 double流想要轉(zhuǎn)換為 List<Double> 時，這是就會報錯。

DoubleStream.of(1.0, 2.0, 3.0)
                .collect(Collectors.toList());//錯誤的寫法

這種方式就是錯誤的，編譯是不能通過的。

別慌，對于這種問題，有 3 種比較好的解決方法。

利用 boxed 方法

利用 boxed 方法，可以將 DoubleStream 轉(zhuǎn)換為 Stream<Double> ，例如；

DoubleStream.of(1.0, 2.0, 3.0)
                .boxed()
                .collect(Collectors.toList());

這樣就解決了上面的問題。

利用 mapToObj 方法

利用 mapToObj 方法也可以實(shí)現(xiàn)上面的功能，另外，也提供了 mapToInt、mapToLong、mapToDouble 等方法將基本類型流轉(zhuǎn)換為相關(guān)包裝類型。

DoubleStream.of(1.0, 2.0, 3.0)
                .mapToObj(Double::valueOf)
                .collect(Collectors.toList());

collect 方法

一般情況下，我們利用 collect 方法的時候，都是用于將流的數(shù)據(jù)收集為基本類型的集合，例如；

stream.collect(Collectors.toList())

然而，collect 方法其實(shí)還有一種更加一般化的形式，如下；

<R> R collect(Supplier<R> supplier,
                        ObjIntConsumer<R> accumulator,
                        BiCnsumer<R,R> combiner)

上面這種方法的第一個參數(shù)是一個供給器，相當(dāng)于初始化一個容器，第二個參數(shù)是累加器，相當(dāng)于給初始化的容器賦值，第三個參數(shù)是組合器，相當(dāng)于將這些元素全部組合到一個容器。

下面，我們通過一個簡單的例子來看看到底是怎么使用的！

List<Double> list = DoubleStream.of(1.0, 2.0, 3.0)
                .collect(ArrayList<Double>::new, ArrayList::add, ArrayList::addAll);

上面的例子我們可以看到，第一個參數(shù)：使用一個靜態(tài)方法初始化一個 List 容器，第二個參數(shù)：使用靜態(tài)方法 add ，添加元素，第三個參數(shù)：使用靜態(tài)方法 addAll ，用于聯(lián)合所有的元素。

從最后的返回值為 List<Double>，我們也可以看出，全部組合成一個初始化的 List 集合中了。

2.2 字符串與流之間的轉(zhuǎn)換

這一小節(jié)主要講解一下字符串與流之間的轉(zhuǎn)換，將 String 轉(zhuǎn)為流有兩種方法，分別是 java.lang.CharSequence 接口定義的默認(rèn)方法 chars 和 codePoints ，而將流轉(zhuǎn)為字符串就是我們前面已經(jīng)講解到的方法 collect 。

/*
     * @Author 歐陽思海
     * @Description  字符串與流之間的轉(zhuǎn)換
     * @Date 9:41 2019/9/2
     * @Param []
     * @return void
     **/
    @Test
    public void testString2Stream() {
        String s = "hello world Java8".codePoints()//轉(zhuǎn)換成流
                .collect(StringBuffer::new,
                        StringBuffer::appendCodePoint,
                        StringBuffer::append)//將流轉(zhuǎn)換為字符串
                .toString();

        String s1 = "hello world Java8".chars()//轉(zhuǎn)換成流
                .collect(StringBuffer::new,
                        StringBuffer::appendCodePoint,
                        StringBuffer::append)//將流轉(zhuǎn)換為字符串
                .toString();
    }

在上面的例子中，先用chars 和 codePoints 方法轉(zhuǎn)換為流，然后都是利用 collect 方法再轉(zhuǎn)回字符串。

2.3 流的映射 map 與 flatMap

流的映射是什么意思呢，我們先將一個在 Java8 之前的例子，我們常常需要將一個集合的對象的某一個字段取出來，然后再存到另外一個集合中，這種場景我們在 Java8 之前我們會這樣實(shí)現(xiàn)。

/*
     * @Author 歐陽思海
     * @Description  Java8之前的用法
     * @Date 19:31 2019/9/2
     * @Param []
     * @return void
     **/
    @Test
    public void testList() {
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        List<Friend> friends = new ArrayList<>();
        friends.add(new Friend("Java5"));
        friends.add(new Friend("Java6"));
        friends.add(new Friend("Java7"));
        Person person = new Person();
        person.setFriends(friends);
        list.add(person);

        List<String> strings = new ArrayList<>();

        for(Person p : list){
            strings.add(p.getName());
        }
    }

是不是這樣很麻煩，這也就是以前大家一直所說的 Python 用一招，Java 需要用花招！

但是，Java8 卻改變了這種現(xiàn)實(shí)，我們來看一看怎么使用 map 和 flatMap。

首先，我們先看一下這倆個方法的聲明；

<R> Stream<R> map(Function<? super T,? extends R> mapper)

<R> Stream<R> flatMap(Function<? super T,? extends Stream<? extends R>> mapper)

接下來，我們用這兩個方法改寫上面的方式，先看看 map 方法；

/*
     * @Author 歐陽思海
     * @Description  map、flatMap方法
     * @Date 9:50 2019/9/2
     * @Param []
     * @return void
     **/
    @Test
    public void testMapAndFlatMap() {
        List<Person> list = new ArrayList<>();
        List<Friend> friends = new ArrayList<>();
        friends.add(new Friend("Java5"));
        friends.add(new Friend("Java6"));
        friends.add(new Friend("Java7"));
        Person person = new Person();
        person.setFriends(friends);
        list.add(person);

        //映射出名字
        List<String> strings = list.stream().map(Person::getName).collect(Collectors.toList());
    }

通過使用 map 方法，參數(shù)給定 Person::getName 映射出 name，然后再用 collect 收集到 List 中，就完成了上面的負(fù)責(zé)的操作，是不是很舒服。

但是，如果我們用 map 方法想要映射出 friends 屬性，會遇到一個問題；

//映射出朋友
        List<List<Friend>> collect = list.stream().map(Person::getFriends).collect(Collectors.toList());

我們發(fā)現(xiàn)，上面的返回值是 List<List<Friend>>，這種形式集合里面還包著集合，處理有點(diǎn)麻煩，但是，不是還有另外 flatMap 沒有使用嗎，這個方法正好能夠解決這個問題。

List<Friend> collect1 = list.stream().flatMap(friend -> friend.getFriends().stream()).collect(Collectors.toList());

發(fā)現(xiàn)，這個方法的返回值是 List<Friend>，正如我們看到的，flatMap 的方法能夠“展平”包裹的流，這就是 map 和 flatMap 的區(qū)別。

2.4 流的連接

流的連接有兩種方式，如果是兩個流的連接，使用 Stream.concat 方法，如果是三個及三個以上的流的連接，就使用 Stream.flatMap 方法。

/**
     * @return void
     * @Author 歐陽思海
     * @Description 流的連接
     * @Date 10:13 2019/9/2
     * @Param []
     **/
    @Test
    public void testConcatStream() {
        //兩個流的連接
        Stream<String> first = Stream.of("sihai", "sihai2", "sihai3");
        Stream<String> second = Stream.of("sihai4", "sihai5", "sihai6");
        Stream<String> third = Stream.of("siha7", "sihai8", "sihai9");
        Stream<String> concat = Stream.concat(first, second);

        //多個流的連接
        Stream<String> stringStream = Stream.of(first, second, third).flatMap(Function.identity());

    }

3 流的規(guī)約操作

流的規(guī)約操作幾種類型，這里都講一下。

內(nèi)置的規(guī)約操作

基本類型流都有內(nèi)置的規(guī)約操作。包括average、count、max、min、sum、summaryStatistics，前面的幾個方法相信不用說了，summaryStatistics 方法是前面的幾個方法的結(jié)合，下面我們看看他們?nèi)绾问褂谩?/p>

/**
     * @return void
     * @Author 歐陽思海
     * @Description 內(nèi)置規(guī)約操作
     * @Date 22:04 2019/9/1
     * @Param []
     **/
    @Test
    public void testReduce1() {
        String[] strings = {"hello", "sihai", "hello", "Java8"};
        long count = Arrays.stream(strings)
                .map(String::length)
                .count();
        System.out.println(count);

        System.out.println("##################");

        int sum = Arrays.stream(strings)
                .mapToInt(String::length)
                .sum();
        System.out.println(sum);

        System.out.println("##################");

        OptionalDouble average = Arrays.stream(strings)
                .mapToInt(String::length)
                .average();
        System.out.println(average);

        System.out.println("##################");

        OptionalInt max = Arrays.stream(strings)
                .mapToInt(String::length)
                .max();
        System.out.println(max);

        System.out.println("##################");

        OptionalInt min = Arrays.stream(strings)
                .mapToInt(String::length)
                .min();
        System.out.println(min);

        DoubleSummaryStatistics statistics = DoubleStream.generate(Math::random)
                .limit(1000)
                .summaryStatistics();
        System.out.println(statistics);
    }

就是這么簡單！

基本的規(guī)約操作

基本的規(guī)約操作是利用前面講過的 reduce 方法實(shí)現(xiàn)的，IntStream 接口定義了三種 reduce 方法的重載形式，如下；

OptionalInt reduce(IntBinaryOperator op)

int reduce(int identity, IntBianryOperator op)

<U> U reduce(U identity,
      BiFunction<U,? super T,U> accumulator,
      BianryOperator<U> combiner)

上面的 identity 參數(shù)就是初始化值的意思，IntBianryOperator 類型的參數(shù)就是操作，例如 lambda 表達(dá)式；BianryOperator<U> combiner是一個組合器，在前面有講過。

下面我們通過一個例子來講解一下。

/**
     * @return void
     * @Author 歐陽思海
     * @Description reduce規(guī)約操作
     * @Date 22:20 2019/9/1
     * @Param []
     **/
    @Test
    public void testReduce2() {
        int sum = IntStream.range(1, 20)
                .reduce((x, y) -> x + y)
                .orElse(0);
        System.out.println(sum);

        System.out.println("##################");

        int sum2 = IntStream.range(1, 20)
                .reduce(0, (x, y) -> x + 2 * y);
        System.out.println(sum2);

        System.out.println("##################");

        int sum3 = IntStream.range(1, 20)
                .reduce(0, Integer::sum);
        System.out.println(sum3);

    }

例子中的第一個是1到20累加的操作，第二個以0為初始值，然后2倍累加，第三個是以0為初始值，累加。

流的計數(shù)

流的數(shù)量統(tǒng)計有兩種方法，分別是 Stream.count() 方法和 Collectors.counting() 方法。

/**
     * @return void
     * @Author 歐陽思海
     * @Description 統(tǒng)計測試
     * @Date 23:29 2019/9/1
     * @Param []
     **/
    @Test
    public void testStatistics() {
        //統(tǒng)計數(shù)量
        String[] strings = {"hello", "sihai", "hello", "Java8"};
        long count = Arrays.stream(strings)
                .count();
        System.out.println(count);

        System.out.println("##################");

        Long count2 = Arrays.stream(strings)
                .collect(Collectors.counting());
        System.out.println(count2);

    }

4 流的查找與匹配

流的查找

流的查找 Stream 接口提供了兩個方法 findFirst 和 findAny。

findFirst 方法返回流中的第一個元素的 Optional，而 findAny 方法返回流中的某個元素的 Optional。

我們來看一個例子。

        String[] strings = {"hello", "sihai", "hello", "Java8"};
        Optional<String> first = Arrays.stream(strings)
                .findFirst();
        System.out.println(first.get());

        System.out.println("##################");

        Optional<String> any = Arrays.stream(strings).findAny();
        System.out.println(any.get());

        System.out.println("##################");

流的匹配

流的匹配 Stream 接口提供了三個方法，分別是 anyMatch（任何一個元素匹配，返回 true）、allMatch（所有元素匹配，返回 true）、noneMatch（沒有一個元素匹配，返回 true）。

        boolean b = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 10)
                .anyMatch(x -> x > 5);
        System.out.println(b);

        System.out.println("##################");

        boolean b2 = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 10)
                .allMatch(x -> x > 5);
        System.out.println(b2);

        System.out.println("##################");

        boolean b3 = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 10)
                .noneMatch(x -> x > 5);
        System.out.println(b3);

5 流的總結(jié)

這篇文章主要講解了流的一些操作，包括下面幾個方面。

• 流的創(chuàng)建方法。
• 流的系列操作，包括裝箱流、字符串與流之間的轉(zhuǎn)換、流和映射 map 和 flatMap、流的連接。
• 流的規(guī)約操作
• 流的查找與匹配

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