JAVA8新特性之Stream流


什么是Stream？

Stream流是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）所生成的元素序列。
Stream的优点：声明性，可复合，可并行。这三个特性使得stream操作更简洁，更灵活，更高效。

Stream（流）是一个来自数据源的元素队列并支持聚合操作。元素是特定类型的对象，形成一个队列。 Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算。
数据源：流的来源。 可以是集合，数组，I/O channel， 产生器generator 等。
聚合操作：类似SQL语句一样的操作， 比如filter, map, reduce, find, match, sorted等。
和以前的Collection操作不同， Stream操作还有两个基础的特征：

Pipelining: 中间操作都会返回流对象本身。 这样多个操作可以串联成一个管道， 如同流式风格（fluent style）。> 这样做可以对操作进行优化， 比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。 内部迭代：
以前对集合遍历都是通过Iterator或者For-Each的方式, 显式的在集合外部进行迭代， 这叫做外部迭代。> Stream提供了内部迭代的方式， 通过访问者模式(Visitor)实现。
Stream可分为并行流与串行流，Stream API 可以声明性地通过 parallel() 与sequential() 在并行流与顺序流之间进行切换。串行流就不必再细说了，并行流主要是为了为了适应目前多核机器的时代，提高系统CPU、内存的利用率，并行流就是把一个内容分成多个数据块，并用不同的线程分别处理每个数据块的流。
注意 ：

  • 1、Stream不会自己存储数据。
  • 2、Stream不会改变原对象，他们会返回一个新的Stream。
  • 3、Stream操作是延迟的，他们会等到需要的结果时才执行。
  • 4、使用并行流并不一定会提高效率，因为jvm对数据进行切片和切换线程也是需要时间的。

当使用一个流的时候，通常包括三个基本步骤：获取一个数据源（source）→ 数据转换→执行操作获取想要的结果，每次转换原有 Stream 对象不改变，返回一个新的 Stream 对象（可以有多次转换），这就允许对其操作可以像链条一样排列，变成一个管道。
当需要对多个元素进行操作（特别是多步操作）的时候，考虑到性能及便利性，应该首先拼好一个“模型”步骤
方案，然后再按照方案去执行它。
在这里插入图片描述
这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作，这是一种集合元素的处理方案，而方案就是一种“函数模
型”。图中的每一个方框都是一个“流”，调用指定的方法，可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字
3是最终结果。
这里的 filter 、 map 、 skip 都是在对函数模型进行操作，集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法 count
执行的时候，整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于Lambda的延迟执行特性
备注：“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型，它并不是集合，也不是数据结构，其本身并不存储任何
元素（或其地址值）。

如何创建Stream？

创建Stream，就是将一个数据源 （如：集合、数组）转化为一个流。
1、通过Collection系列提供的stream()（串行） 或parallelStream()（并行）获取数据流。
2、通过Arrays中的静态方法stream() 获取数据流。
3、通过Stream类中的静态方法of()获取数据流。

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1、通过Collection系列提供的stream()（串行） 或parallelStream()（并行）获取
    List<String> list = new ArrayList<>();
    Stream<String> stream1 = list.stream();//串行流
    Stream<String> stream2 = list.parallelStream();//并行流
2、通过Arrays中的静态方法stream() 获取数据流
    User[] u = new User[2];
    Stream<User> stream3 = Arrays.stream(u);
3、通过Stream；类中的静态方法of()
    Stream<String> stream4 = Stream.of("11","2");

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.

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package Demo02;

import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;

public class Demo04Collection {
    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();
    }
}

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：

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package Demo02;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;

public class Demo05Map {
    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>> entrys = 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：

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package Demo02;

import java.util.stream.Stream;

public class Demo06GetStream {
    public static void main(String[] args){
        String[] array = {"私","忆","一","秒","钟"};
        Stream<String> stream = Stream.of(array);
    }

常用方法

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：

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。

中间操作
中间操作，即对数据源进行一系列的操作处理。
多个中间操作可以连接起来性格一条流水线，除非流水线上触发器终止操作，否则中间操作不会执行任何的处理，而是在终止操作时一次性全部处理，成为惰性求值。

筛选和切片
1、filter(predicate)-接收lambda，从流中排除某些元素。
2、limit(n)-截断流，使其元素不超过给定数量。
3、skip(n)-跳过元素，返回一个扔掉了前n个元素的流。若流中元素不足n个，则返回一个空流，与limit(n)互补。
4、distinct-筛选，通过流所生成元素的hashcode()和equals()去重复元素。

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    /**
     * 打印年龄大于18的前4位用户信息（不重复）
     * 并跳过第1个用户
     */
    @Test
    public void test1(){
        list.stream()
        .filter((x)->x.getAge()>18)
        .distinct()
        .limit(4)
        .skip(1).forEach(System.out::println);
    }

逐一处理：forEach

虽然方法名字叫 forEach ，但是与for循环中的“for-each”昵称不同。
void forEach(Consumer 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。

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import java.util.stream.Stream;
 
public class Demo4ForEach {
    public static void main(String[] args) {
        Stream.of("张三", "李四", "王五", "赵六", "田七")
        .forEach(name -> System.out.println(name));
    }
}

过滤：filter

可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。方法签名：
Stream filter(Predicate 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。

基本用法：

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import java.util.stream.Stream;
 
public class Demo5Filter {
    public static void main(String[] args) {
        Stream.of("张三丰", "张翠山", "王五", "张无忌", "赵六")
        .filter(name -> name.startsWith("张"))
        .forEach(name -> System.out.println(name));
    }
}

映射
1、map，接收Lambda，将元素转换成其他形式或提取信息。接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每一个元素上，并将其映射成一个新的元素。
2、mapToDouble/mapToInt/mapToLong，接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的DoubleStream/IntStream/LongStream。
3 、flatMap，接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成一个流，然后把流连接成一个流。

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@Test
public void test2(){

    ///map
    list.stream().map(User::getName)
    .forEach(System.out::println);
    //flatMap
    List<List<User>> list1 = new ArrayList<>();
    list1.add(list);
    list1.stream().flatMap(Stream::getNames)
    .forEach(System.out::println);
}
public static Stream<String> getNames(List<User> list){
    List<String> list1 = new ArrayList<String>();
    for (User user : list) {
        list1.add(user.getName());
    }
    return list1.stream();
}

映射：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。方法签名： Stream 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。

基本用法：

Stream流中的 map 方法基本使用的代码如：

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import java.util.stream.Stream;
 
public class Demo5Map {
    public static void main(String[] args) {
        Stream.of("1", "2", "3", "4")
        .map(s -> Integer.parseInt(s))
        .forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

映射：flatMap
实现流的合并。

用法说明

排序
1、sorted()，产生一个新流，其中按自然顺序排序。
2、sorted(Comparator)，产生一个新流，其中按比较器顺序排序。

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    @Test
    public void test3(){
        List<String> list =Arrays.asList("aa","bb","cc","dd");
        list.stream().sorted()
        .forEach(System.out::println);
        //
        list.stream().sorted((x,y) -> {
            if(x.equals(y)){
                return 1;
            }else{
                return -1;
            }
        } ).forEach(System.out::println);
    }

统计个数：count

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：

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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class Demo7Count {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(1);
        list.add(2);
        list.add(3);
        list.add(4);
        list.add(5);
        list.add(6);
        list.add(7);
        list.add(8);
        long count = list.stream().count();
        System.out.println(count);
    }
}

截取前几个：limit

limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。
方法签名： Stream 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。

基本用法：

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import java.util.stream.Stream;
 
public class Demo8Limit {
    public static void main(String[] args) {
        Stream.of("美羊羊","喜羊羊","懒羊羊","灰太狼")
        .limit(3)
        .forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

跳过前几个：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： Stream 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。

基本用法：

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import java.util.stream.Stream;
 
public class Demo9Skip {
    public static void main(String[] args) {
        Stream.of("美羊羊","喜羊羊","懒羊羊","灰太狼", "红太狼")
        .skip(3)
        .forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

组合：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 ：
static Stream concat(Stream a, Stream b)
备注：这是一个静态方法，与 java.lang.String 当中的 concat 方法是不同的。

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import java.util.stream.Stream;
 
public class Demo10Concat {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> streamA = Stream.of("张三丰", "张翠山", "王五", "张无忌", "赵六");
        Stream<String> streamB = Stream.of("美羊羊","喜羊羊","懒羊羊","灰太狼", "红太狼");
        Stream.concat(streamA, streamB).forEach(s -> System.out.println(s));
    }
}

终止操作
终止操作是执行中间操作链，并产生结果（一个新流）,数据源本身并不受影响，其结果可以是任何不是流的值。

查找与匹配
1、allMatch,检查是否匹配所有元素。
2、anyMatch,检查是否至少匹配一个元素。
3、noneMatch,检查是否没有匹配所有元素。
4、findFirst,返回第一个元素。
5、findAny,返回当前流中的任意元素。
6、count,返回流中元素的总数。
7、max,返回流中最大值。
8、min,返回流中最小值。
9、forEach(Consumer c) 内部迭代。

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    @Test
    public void test4(){
        boolean b = list.stream().
                noneMatch((e) ->
                e.getName().equals("zhao"));
        System.out.println(b);

        Optional<User> op =  list.parallelStream()
                .filter((x) -> x.getAge() == 18)
                .findAny();
        System.out.println(op.get());
    }

Collectors代码示例：

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    @Test
    public void test5(){

        //转List
        List<String> list1 =list.stream()
                .map(User::getName)
                .collect(Collectors.toList()) ;
        list1.forEach(System.out::println);
        //转HashSet
        HashSet<String> set = list.stream().
                map(User::getName)
                .collect(Collectors.toCollection(HashSet::new));
        set.forEach(System.out::println);
        //总数
        Long count = list.stream()
                .collect(Collectors.counting());
        System.out.println(count);
        //平均年龄
        double avAge = list.stream()
                .collect(Collectors.averagingInt(User::getAge));
        System.out.println(avAge);  
        //总年龄
        int toAge = list.stream()
                .collect(Collectors.summingInt(User::getAge));
        System.out.println(toAge);
        //最大值
        Optional<User> u = list.stream()
                .collect(Collectors.maxBy((e1,e2)
                        -> Integer.compare(e1.getAge(),e2.getAge() )));
        System.out.println(u);
        //平均年龄
        IntSummaryStatistics collect = list.stream()
                .collect(Collectors.summarizingInt(User::getAge));
        System.out.println(collect.getAverage());
        //分组
        Map<Integer, List<User>> l= list.stream()
                .collect(Collectors.groupingBy(User::getAge));
        System.out.println(l);
        //多级分组
        Map<Integer,Map<String,List<User>> > ls= list.stream()
                .collect(Collectors.groupingBy(
                        User::getAge,Collectors.groupingBy(User::getSex)));
        System.out.println(ls);
        //分区
        Map<Boolean,List<User>> map=  list.stream()
                .collect(Collectors.partitioningBy((x)
                        -> x.getAge()>18));
        System.out.println(map);
        //连接字符串
        String str = list.stream().map(User::getName)
                .collect(Collectors.joining(",","-","-"));
        System.out.println(str);
    }