java8新特性之Steam(告别繁琐的循环遍历)

2年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

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一、什么是Stream？传统集合遍历循环存在哪些弊端？

二、Stream提供更优的写法

三、获取流的方式

1、根据Collection获取流

2、根据Map获取流

3、根据数组获取流

四、Stream操作常用的方法

1、forEach : 逐一处理

2、count：统计个数

3、filter：过滤

4、limit：取用前几个

5、skip：跳过前几个

6、map：映射

7、concat：组合

五、收集Stream结果

1、收集到集合中

2、收集到数组中

一、什么是Stream？传统集合遍历循环存在哪些弊端？

Stream的到来，也得益于lambda表达式带来函数式编程，用于解决集合类库既有的弊端。

Stream是一种流式思想，类似于工厂的流水线。工厂的流水线，我们可以在不同的关口设置筛选、检查等，那么这里的Stream也可以类似的理解。

java8新特性之Steam(告别繁琐的循环遍历)

循环遍历的弊端：

Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么（What），而不是怎么做（How），这点此前已经结合内部类进行了对比说明。现在，我们仔细体会一下上例代码，可以发现：

- for循环的语法就是“怎么做”

- for循环的循环体才是“做什么”

为什么使用循环？因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗？遍历是指每一个元素逐一进行处理，而并不是从第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的，后者是方式。

试想一下，如果希望对集合中的元素进行筛选过滤：

1. 将集合A根据条件一过滤为子集B；

2. 然后再根据条件二过滤为子集C。

那怎么办？在Java 8之前的做法可能为：

public class Demo02NormalFilter {

public static void main(String[] args) {

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

list.add("张无忌");

list.add("周芷若");

list.add("赵敏");

list.add("张强");

list.add("张三丰");

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

for (String name : list) {

if (name.startsWith("张")) {

zhangList.add(name);

}

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

for (String name : zhangList) {

if (name.length() == 3) {

shortList.add(name);

}

for (String name : shortList) {

System.out.println(name);

}

这段代码中含有三个循环，每一个作用不同：

1. 首先筛选所有姓张的人；

2. 然后筛选名字有三个字的人；

3. 最后进行对结果进行打印输出。

每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么？不是。循环是做事情的方式，而不是目的。另一方面，使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历，只能再使用另一个循环从头开始。

二、Stream提供更优的写法

接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。代码中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历，我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。

public class Demo03StreamFilter {

public static void main(String[] args) {

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

list.add("张无忌");

list.add("周芷若");

list.add("赵敏");

list.add("张强");

list.add("张三丰");

list.stream()

.filter(s -> s.startsWith("张"))

.filter(s -> s.length() == 3)

.forEach(System.out::println);

}

三、获取流的方式

java.util.stream.Stream<T>是Java 8新加入的最常用的流接口。（这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；

- Stream接口的静态方法of可以获取数组对应的流。

1、根据Collection获取流

首先，java.util.Collection接口中加入了default方法`stream`用来获取流，所以其所有实现类均可获取流。

import java.util.*;

import java.util.stream.Stream;

public class Demo04GetStream {

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<>();

// ...

Stream<String> stream3 = vector.stream();

}

2、根据Map获取流

java.util.Map接口不是Collection的子接口，且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征，所以获取对应的流需要分key、value或entry等情况：

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

import java.util.stream.Stream;

public class Demo05GetStream {

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();

}

3、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：

import java.util.stream.Stream;

public class Demo06GetStream {

public static void main(String[] args) {

String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };

Stream<String> stream = Stream.of(array);

}

四、Stream操作常用的方法

流模型的操作很丰富，这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种：

- 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。

- 非终结方法：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，其余方法均为非终结方法。）

常用方法如下（本小节之外的更多方法，请自行参考API文档。）：

方法名	方法作用	方法种类	是否支持链式调用
count	统计个数	终结	否
forEach	逐一处理	终结	否
filter	过滤	函数拼接	是
limit	取用前几个	函数拼接	是
skip	跳过前几个	函数拼接	是
map	映射	函数拼接	是
concat	组合	函数拼接	是

1、forEach : 逐一处理

虽然方法名字叫`forEach`，但是与for循环中的“for-each”昵称不同，该方法并不保证元素的逐一消费动作在流中是被有序执行的。

void forEach(Consumer<? super T> action);

该方法接收一个Consumer接口函数，会将每一个流元素交给该函数进行处理。例如：

import java.util.stream.Stream;

public class Demo12StreamForEach {

public static void main(String[] args) {

Stream<String> stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");

stream.forEach(s->System.out.println(s));

}

2、count：统计个数

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：

long count();

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");

Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));

System.out.println(result.count()); // 2

}

3、filter：过滤

可以通过`filter`方法将一个流转换成另一个子集流。方法声明：

Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

该接口接收一个`Predicate`函数式接口参数（可以是一个Lambda或方法引用）作为筛选条件。

Stream流中的`filter`方法基本使用的代码如：

public class Demo07StreamFilter {

public static void main(String[] args) {

Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");

Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));

}

在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件：必须姓张。

4、limit：取用前几个

`limit`方法可以对流进行截取，只取用前n个。方法签名：

Stream<T> limit(long maxSize);

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：

import java.util.stream.Stream;

public class Demo10StreamLimit {

public static void main(String[] args) {

Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");

Stream<String> result = original.limit(2);

System.out.println(result.count()); // 2

}

5、skip：跳过前几个

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：

Stream<T> skip(long n);

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：

import java.util.stream.Stream;

public class Demo11StreamSkip {

public static void main(String[] args) {

Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");

Stream<String> result = original.skip(2);

System.out.println(result.count()); // 1

}

6、map：映射

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。方法签名：

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

该接口需要一个Function函数式接口参数，可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型的流。

import java.util.stream.Stream;

public class Demo08StreamMap {

public static void main(String[] args) {

Stream<String> original = Stream.of("10", "12", "18");

Stream<Integer> result = original.map(s->Integer.parseInt(s));

}

这段代码中，`map`方法的参数通过方法引用，将字符串类型转换成为了int类型（并自动装箱为`Integer`类对象）。

7、concat：组合

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`：

static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)

这是一个静态方法，与`java.lang.String`当中的`concat`方法是不同的。

import java.util.stream.Stream;

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");

Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);

}

五、收集Stream结果

对流操作完成之后，如果需要将其结果进行收集，例如获取对应的集合、数组等，如何操作？

1、收集到集合中

Stream流提供collect方法，其参数需要一个java.util.stream.Collector<T,A, R>接口对象来指定收集到哪种集合中。幸运的是，java.util.stream.Collectors类提供一些方法，可以作为Collector接口的实例：

public static <T> Collector<T, ?, List<T>> toList()：转换为List集合。

public static <T> Collector<T, ?, Set<T>> toSet()：转换为Set集合。

下面是这两个方法的基本使用代码：

import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;

public class Demo15StreamCollect {
    public static void main(String[] args) {
      Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50");
        List<String> list = stream.collect(Collectors.toList());
        Set<String> set = stream.collect(Collectors.toSet());
    }
}

2、收集到数组中

Stream提供toArray方法来将结果放到一个数组中，由于泛型擦除的原因，返回值类型是Object[]的：

Object[] toArray();

其使用场景如：

import java.util.stream.Stream;

public class Demo16StreamArray {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50");
      Object[] objArray = stream.toArray();
    }
}