在Java中，集合和數(shù)組是我們經(jīng)常會(huì)用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，需要經(jīng)常對(duì)他們做增、刪、改、查、聚合、統(tǒng)計(jì)、過濾等操作。相比之下，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中也同樣有這些操作，但是在Java 8之前，集合和數(shù)組的處理并不是很便捷。

不過，這一問題在Java 8中得到了改善，Java 8 API添加了一個(gè)新的抽象稱為流Stream，可以讓你以一種聲明的方式處理數(shù)據(jù)。本文就來介紹下如何使用Stream。特別說明一下，關(guān)于Stream的性能及原理不是本文的重點(diǎn)，如果大家感興趣后面會(huì)出文章單獨(dú)介紹。

1.Stream介紹

Stream 使用一種類似用 SQL 語(yǔ)句從數(shù)據(jù)庫(kù)查詢數(shù)據(jù)的直觀方式來提供一種對(duì) Java 集合運(yùn)算和表達(dá)的高階抽象。

Stream API可以極大提高Java程序員的生產(chǎn)力，讓程序員寫出高效率、干凈、簡(jiǎn)潔的代碼。

這種風(fēng)格將要處理的元素集合看作一種流，流在管道中傳輸，并且可以在管道的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行處理，比如篩選，排序，聚合等。

Stream有以下特性及優(yōu)點(diǎn)：

• 無存儲(chǔ)。Stream不是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它只是某種數(shù)據(jù)源的一個(gè)視圖，數(shù)據(jù)源可以是一個(gè)數(shù)組，Java容器或I/O channel等。
• 為函數(shù)式編程而生。對(duì)Stream的任何修改都不會(huì)修改背后的數(shù)據(jù)源，比如對(duì)Stream執(zhí)行過濾操作并不會(huì)刪除被過濾的元素，而是會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不包含被過濾元素的新Stream。
• 惰式執(zhí)行。Stream上的操作并不會(huì)立即執(zhí)行，只有等到用戶真正需要結(jié)果的時(shí)候才會(huì)執(zhí)行。
• 可消費(fèi)性。Stream只能被“消費(fèi)”一次，一旦遍歷過就會(huì)失效，就像容器的迭代器那樣，想要再次遍歷必須重新生成。

我們舉一個(gè)例子，來看一下到底Stream可以做什么事情：

上面的例子中，獲取一些帶顏色塑料球作為數(shù)據(jù)源，首先過濾掉紅色的、把它們?nèi)诨呻S機(jī)的三角形。再過濾器并刪除小的三角形。***計(jì)算出剩余圖形的周長(zhǎng)。

如上圖，對(duì)于流的處理，主要有三種關(guān)鍵性操作：分別是流的創(chuàng)建、中間操作(intermediate operation)以及最終操作(terminal operation)。

2.Stream的創(chuàng)建

在Java 8中，可以有多種方法來創(chuàng)建流。

1、通過已有的集合來創(chuàng)建流

在Java 8中，除了增加了很多Stream相關(guān)的類以外，還對(duì)集合類自身做了增強(qiáng)，在其中增加了stream方法，可以將一個(gè)集合類轉(zhuǎn)換成流。

List<String> strings = Arrays.asList("Hollis", "HollisChuang", "hollis", "Hello", "HelloWorld", "Hollis"); 
Stream<String> stream = strings.stream(); 

以上，通過一個(gè)已有的List創(chuàng)建一個(gè)流。除此以外，還有一個(gè)parallelStream方法，可以為集合創(chuàng)建一個(gè)并行流。

這種通過集合創(chuàng)建出一個(gè)Stream的方式也是比較常用的一種方式。

2、通過Stream創(chuàng)建流

可以使用Stream類提供的方法，直接返回一個(gè)由指定元素組成的流。

Stream<String> stream = Stream.of("Hollis", "HollisChuang", "hollis", "Hello", "HelloWorld", "Hollis"); 

如以上代碼，直接通過of方法，創(chuàng)建并返回一個(gè)Stream。

3.Stream中間操作

Stream有很多中間操作，多個(gè)中間操作可以連接起來形成一個(gè)流水線，每一個(gè)中間操作就像流水線上的一個(gè)工人，每人工人都可以對(duì)流進(jìn)行加工，加工后得到的結(jié)果還是一個(gè)流。

以下是常用的中間操作列表:

filter

filter 方法用于通過設(shè)置的條件過濾出元素。以下代碼片段使用 filter 方法過濾掉空字符串：

List<String> strings = Arrays.asList("Hollis", "", "HollisChuang", "H", "hollis"); 
strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).forEach(System.out::println); 
//Hollis, , HollisChuang, H, hollis 

map

map 方法用于映射每個(gè)元素到對(duì)應(yīng)的結(jié)果，以下代碼片段使用 map 輸出了元素對(duì)應(yīng)的平方數(shù)：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5); 
numbers.stream().map( i -> i*i).forEach(System.out::println); 
//9,4,4,9,49,9,25 

limit/skip

limit 返回 Stream 的前面 n 個(gè)元素;skip 則是扔掉前 n 個(gè)元素。以下代碼片段使用 limit 方法保理4個(gè)元素：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5); 
numbers.stream().limit(4).forEach(System.out::println); 
//3,2,2,3 

sorted

sorted 方法用于對(duì)流進(jìn)行排序。以下代碼片段使用 sorted 方法進(jìn)行排序：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5); 
numbers.stream().sorted().forEach(System.out::println); 
//2,2,3,3,3,5,7 

distinct

distinct主要用來去重，以下代碼片段使用 distinct 對(duì)元素進(jìn)行去重：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5); 
numbers.stream().distinct().forEach(System.out::println); 
//3,2,7,5 

接下來我們通過一個(gè)例子和一張圖，來演示下，當(dāng)一個(gè)Stream先后通過filter、map、sort、limit以及distinct處理后會(huì)發(fā)生什么。

代碼如下：

List<String> strings = Arrays.asList("Hollis", "HollisChuang", "hollis", "Hello", "HelloWorld", "Hollis"); 
Stream s = strings.stream().filter(string -> string.length()<= 6).map(String::length).sorted().limit(3) 
            .distinct(); 

過程及每一步得到的結(jié)果如下圖：

4.Stream最終操作

Stream的中間操作得到的結(jié)果還是一個(gè)Stream，那么如何把一個(gè)Stream轉(zhuǎn)換成我們需要的類型呢?比如計(jì)算出流中元素的個(gè)數(shù)、將流裝換成集合等。這就需要最終操作(terminal operation)

最終操作會(huì)消耗流，產(chǎn)生一個(gè)最終結(jié)果。也就是說，在最終操作之后，不能再次使用流，也不能在使用任何中間操作，否則將拋出異常：

java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed 

俗話說，“你永遠(yuǎn)不會(huì)兩次踏入同一條河”也正是這個(gè)意思。

常用的最終操作如下圖：

forEach

Stream 提供了方法 'forEach' 來迭代流中的每個(gè)數(shù)據(jù)。以下代碼片段使用 forEach 輸出了10個(gè)隨機(jī)數(shù)：

Random random = new Random(); 
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println); 

count

count用來統(tǒng)計(jì)流中的元素個(gè)數(shù)。

List<String> strings = Arrays.asList("Hollis", "HollisChuang", "hollis","Hollis666", "Hello", "HelloWorld", "Hollis"); 
System.out.println(strings.stream().count()); 
//7 

collect

collect就是一個(gè)歸約操作，可以接受各種做法作為參數(shù)，將流中

的元素累積成一個(gè)匯總結(jié)果：

List<String> strings = Arrays.asList("Hollis", "HollisChuang", "hollis","Hollis666", "Hello", "HelloWorld", "Hollis"); 
strings  = strings.stream().filter(string -> string.startsWith("Hollis")).collect(Collectors.toList()); 
System.out.println(strings); 
//Hollis, HollisChuang, Hollis666, Hollis 

接下來，我們還是使用一張圖，來演示下，前文的例子中，當(dāng)一個(gè)Stream先后通過filter、map、sort、limit以及distinct處理后會(huì)，在分別使用不同的最終操作可以得到怎樣的結(jié)果。

下圖，展示了文中介紹的所有操作的位置、輸入、輸出以及使用一個(gè)案例展示了其結(jié)果。

5.總結(jié)

本文介紹了Java 8中的Stream 的用途，優(yōu)點(diǎn)等。還接受了Stream的幾種用法，分別是Stream創(chuàng)建、中間操作和最終操作。

Stream的創(chuàng)建有兩種方式，分別是通過集合類的stream方法、通過Stream的of方法。

Stream的中間操作可以用來處理Stream，中間操作的輸入和輸出都是Stream，中間操作可以是過濾、轉(zhuǎn)換、排序等。

Stream的最終操作可以將Stream轉(zhuǎn)成其他形式，如計(jì)算出流中元素的個(gè)數(shù)、將流裝換成集合、以及元素的遍歷等。

【本文是51CTO專欄作者Hollis的原創(chuàng)文章，作者微信公眾號(hào)Hollis(ID：hollischuang)】

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