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一文带你入门Java Stream流,太强了

两个星期以前,就有读者强烈要求我写一篇 Java Stream 流的文章,我说市面上不是已经有很多了吗,结果你猜他怎么说:“就想看你写的啊!”你看你看,多么苍白的喜欢啊。那就“勉为其难”写一篇吧,嘻嘻。

单从“Stream”这个单词上来看,它似乎和 java.io 包下的 InputStream 和 OutputStream 有些关系。实际上呢,没毛关系。Java 8 新增的 Stream 是为了解放程序员操作集合(Collection)时的生产力,之所以能解放,很大一部分原因可以归功于同时出现的 Lambda 表达式——极大的提高了编程效率和程序可读性。

Stream 究竟是什么呢?

Stream 就好像一个高级的迭代器,但只能遍历一次,就好像一江春水向东流;在流的过程中,对流中的元素执行一些操作,比如“过滤掉长度大于 10 的字符串”、“获取每个字符串的首字母”等。

要想操作流,首先需要有一个数据源,可以是数组或者集合。每次操作都会返回一个新的流对象,方便进行链式操作,但原有的流对象会保持不变。

流的操作可以分为两种类型:

1)中间操作,可以有多个,每次返回一个新的流,可进行链式操作。

2)终端操作,只能有一个,每次执行完,这个流也就用光光了,无法执行下一个操作,因此只能放在最后。

来举个例子。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("武汉加油");
list.add("中国加油");
list.add("世界加油");
list.add("世界加油");

long count = list.stream().distinct().count();
System.out.println(count);
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distinct() 方法是一个中间操作(去重),它会返回一个新的流(没有共同元素)。

Stream<T> distinct();
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count() 方法是一个终端操作,返回流中的元素个数。

long count();
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中间操作不会立即执行,只有等到终端操作的时候,流才开始真正地遍历,用于映射、过滤等。通俗点说,就是一次遍历执行多个操作,性能就大大提高了。

理论部分就扯这么多,下面直接进入实战部分。

01、创建流

如果是数组的话,可以使用 Arrays.stream() 或者 Stream.of() 创建流;如果是集合的话,可以直接使用 stream() 方法创建流,因为该方法已经添加到 Collection 接口中。

public class CreateStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr = new String[]{"武汉加油", "中国加油", "世界加油"};
        Stream<String> stream = Arrays.stream(arr);

        stream = Stream.of("武汉加油", "中国加油", "世界加油");

        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("武汉加油");
        list.add("中国加油");
        list.add("世界加油");
        stream = list.stream();
    }
}
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查看 Stream 源码的话,你会发现 of() 方法内部其实调用了 Arrays.stream() 方法。

public static<T> Stream<T> of(T... values) {
    return Arrays.stream(values);
}
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另外,集合还可以调用 parallelStream() 方法创建并发流,默认使用的是 ForkJoinPool.commonPool()线程池。

List<Long> aList = new ArrayList<>();
Stream<Long> parallelStream = aList.parallelStream();
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02、操作流

Stream 类提供了很多有用的操作流的方法,我来挑一些常用的给你介绍一下。

1)过滤

通过 filter() 方法可以从流中筛选出我们想要的元素。

public class FilterStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");
        Stream<String> stream = list.stream().filter(element -> element.contains("王"));
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}
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filter() 方法接收的是一个 Predicate(Java 8 新增的一个函数式接口,接受一个输入参数返回一个布尔值结果)类型的参数,因此,我们可以直接将一个 Lambda 表达式传递给该方法,比如说 element -> element.contains("王") 就是筛选出带有“王”的字符串。

forEach() 方法接收的是一个 Consumer(Java 8 新增的一个函数式接口,接受一个输入参数并且无返回的操作)类型的参数,类名 :: 方法名是 Java 8 引入的新语法,System.out 返回 PrintStream 类,println 方法你应该知道是打印的。

stream.forEach(System.out::println); 相当于在 for 循环中打印,类似于下面的代码:

for (String s : strs) {
    System.out.println(s);
}
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很明显,一行代码看起来更简洁一些。来看一下程序的输出结果:

王力宏
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2)映射

如果想通过某种操作把一个流中的元素转化成新的流中的元素,可以使用 map() 方法。

public class MapStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");
        Stream<Integer> stream = list.stream().map(String::length);
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}
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map() 方法接收的是一个 Function(Java 8 新增的一个函数式接口,接受一个输入参数 T,返回一个结果 R)类型的参数,此时参数 为 String 类的 length 方法,也就是把 Stream<String> 的流转成一个 Stream<Integer> 的流。

程序输出的结果如下所示:

3
3
2
3
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3)匹配

Stream 类提供了三个方法可供进行元素匹配,它们分别是:

  • anyMatch(),只要有一个元素匹配传入的条件,就返回 true。

  • allMatch(),只有有一个元素不匹配传入的条件,就返回 false;如果全部匹配,则返回 true。

  • noneMatch(),只要有一个元素匹配传入的条件,就返回 false;如果全部匹配,则返回 true。

public class MatchStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");

        boolean  anyMatchFlag = list.stream().anyMatch(element -> element.contains("王"));
        boolean  allMatchFlag = list.stream().allMatch(element -> element.length() > 1);
        boolean  noneMatchFlag = list.stream().noneMatch(element -> element.endsWith("沉"));
        System.out.println(anyMatchFlag);
        System.out.println(allMatchFlag);
        System.out.println(noneMatchFlag);
    }
}
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因为“王力宏”以“王”字开头,所以 anyMatchFlag 应该为 true;因为“周杰伦”、“王力宏”、“陶喆”、“林俊杰”的字符串长度都大于 1,所以 allMatchFlag 为 true;因为 4 个字符串结尾都不是“沉”,所以 noneMatchFlag 为 true。

程序输出的结果如下所示:

true
true
true
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4)组合

reduce() 方法的主要作用是把 Stream 中的元素组合起来,它有两种用法:

  • Optional<T> reduce(BinaryOperator<T> accumulator)

没有起始值,只有一个参数,就是运算规则,此时返回 Optional

  • T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator)

有起始值,有运算规则,两个参数,此时返回的类型和起始值类型一致。

来看下面这个例子。

public class ReduceStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] ints = {0, 1, 2, 3};
        List<Integer> list = Arrays.asList(ints);

        Optional<Integer> optional = list.stream().reduce((a, b) -> a + b);
        Optional<Integer> optional1 = list.stream().reduce(Integer::sum);
        System.out.println(optional.orElse(0));
        System.out.println(optional1.orElse(0));

        int reduce = list.stream().reduce(6, (a, b) -> a + b);
        System.out.println(reduce);
        int reduce1 = list.stream().reduce(6, Integer::sum);
        System.out.println(reduce1);
    }
}
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运算规则可以是 Lambda 表达式(比如 (a, b) -> a + b),也可以是类名::方法名(比如 Integer::sum)。

程序运行的结果如下所示:

6
6
12
12
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0、1、2、3 在没有起始值相加的时候结果为 6;有起始值 6 的时候结果为 12。

03、转换流

既然可以把集合或者数组转成流,那么也应该有对应的方法,将流转换回去——collect() 方法就满足了这种需求。

public class CollectStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");

        String[] strArray = list.stream().toArray(String[]::new);
        System.out.println(Arrays.toString(strArray));

        List<Integer> list1 = list.stream().map(String::length).collect(Collectors.toList());
        List<String> list2 = list.stream().collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));
        System.out.println(list1);
        System.out.println(list2);

        String str = list.stream().collect(Collectors.joining(", ")).toString();
        System.out.println(str);
    }
}
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toArray() 方法可以将流转换成数组,你可能比较好奇的是 String[]::new,它是什么东东呢?来看一下 toArray() 方法的源码。

<A> A[] toArray(IntFunction<A[]> generator);
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也就是说 String[]::new 是一个 IntFunction,一个可以产生所需的新数组的函数,可以通过反编译字节码看看它到底是什么:

String[] strArray = (String[])list.stream().toArray((x$0) -> {
    return new String[x$0];
});
System.out.println(Arrays.toString(strArray));
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也就是相当于返回了一个指定长度的字符串数组。

当我们需要把一个集合按照某种规则转成另外一个集合的时候,就可以配套使用 map() 方法和 collect() 方法。

List<Integer> list1 = list.stream().map(String::length).collect(Collectors.toList());
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通过 stream() 方法创建集合的流后,再通过 map(String:length) 将其映射为字符串长度的一个新流,最后通过 collect() 方法将其转换成新的集合。

Collectors 是一个收集器的工具类,内置了一系列收集器实现,比如说 toList() 方法将元素收集到一个新的 java.util.List 中;比如说 toCollection() 方法将元素收集到一个新的 java.util.ArrayList 中;比如说 joining() 方法将元素收集到一个可以用分隔符指定的字符串中。

来看一下程序的输出结果:

[周杰伦, 王力宏, 陶喆, 林俊杰]
[3, 3, 2, 3]
[周杰伦, 王力宏, 陶喆, 林俊杰]
周杰伦, 王力宏, 陶喆, 林俊杰
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04、鸣谢

好了,我亲爱的读者朋友,以上就是本文的全部内容了,是不是感觉 Stream 流实在是太强大了?我是沉默王二,一枚有趣的程序员。原创不易,莫要白票,请你为本文点赞个吧,这将是我写作更多优质文章的最强动力。

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