JAVA8专题-Stream流操作详解

JAVA8专题-Stream流操作

在JAVA中，涉及到对数组、Collection等集合类中的元素进行操作的时候，通常会通过循环的方式进行逐个处理，或者使用Stream的方式进行处理。

例如，现在有这么一个需求

从给定语句中返回单词长度大于3的单词列表，按长度倒序输出，最多返回3个

在JAVA7及之前的代码中，我们会可以照如下的方式进行实现：

public List<String> sortGetTop3LongWords(@NotNull String sentenceStr) {
    // 先切割句子，获取具体的单词信息
    String[] words = sentenceStr.split(" ");
    List<String> wordList = new ArrayList<>();
    // 循环判断单词的长度，先过滤出符合长度要求的单词
    for (String word : words) {
        if (word.length() > 3) {
            wordList.add(word);
        }
    }
    // 对符合条件的列表按照长度进行排序
    wordList.sort((o1, o2) -> o2.length() - o1.length());
    // 判断list结果长度，如果大于3则截取前三个数据的子list返回
    if (wordList.size() > 3) {
        wordList = wordList.subList(0, 3);
    }
    return wordList;
}

在JAVA8及之后的版本中，借助Stream流，我们可以更加优雅的写出如下代码


public List<String> sortGetTop3LongWordsByStream(@NotNull String sentenceStr) {
    return Arrays.stream(sentenceStr.split(" "))
            .filter(word -> word.length() > 5)
            .sorted((o1, o2) -> o2.length() - o1.length())
            .limit(3)
            .collect(Collectors.toList());
}

Stream的实现方式代码更加简洁、一气呵成。很多的同学在代码中也经常使用Stream流，但是对Stream流的认知往往也是仅限于会一些简单的filter、map、collect等操作，但JAVA的Stream可以适用的场景与能力远不止这些。

Stream简介

可以将Stream流操作分为3种类型：

创建Stream
Stream中间处理
终止Steam
每个Stream管道操作类型都包含若干API方法，先列举下各个API方法的功能介绍。
主要负责新建一个Stream流，或者基于现有的数组、List、Set、Map等集合类型对象创建出新的Stream流。

创建Stream

API	功能说明
stream()	创建出一个新的stream串行流对象
parallelStream()	创建出一个可并行执行的stream流对象
Stream.of()	通过给定的一系列元素创建一个新的Stream串行流对象

Stream中间处理

负责对Stream进行处理操作，并返回一个新的Stream对象，中间管道操作可以进行叠加。

API	功能说明
filter()	按照条件过滤符合要求的元素，返回新的stream流
map()	将已有元素转换为另一个对象类型，一对一逻辑，返回新的stream流
flatMap()	将已有元素转换为另一个对象类型，一对多逻辑，即原来一个元素对象可能会转换为1个或者多个新类型的元素，返回新的stream流
limit()	保留集合前面指定个数的元素，返回新的stream流
skip()	跳过集合前面指定个数的元素，返回新的stream流
concat()	将两个流的数据合并起来为一个新的流，返回新的stream流
distinct()	对Stream中所有元素进行去重，返回新的stream流
sorted()	对stream中所有的元素按照指定规则进行排序，返回新的stream流
peek()	对stream流中的每个元素进行逐个遍历处理，返回处理后的stream流

终止Steam

通过终止管道操作之后，Stream流将会结束，最后可能会执行某些逻辑处理，或者是按照要求返回某些执行后的结果数据。

API	功能说明
count()	返回stream处理后最终的元素个数
max()	返回stream处理后的元素最大值
min()	返回stream处理后的元素最小值
findFirst()	找到第一个符合条件的元素时则终止流处理
findAny()	找到任何一个符合条件的元素时则退出流处理，这个对于串行流时与findFirst相同，对于并行流时比较高效，任何分片中找到都会终止后续计算逻辑
anyMatch()	返回一个boolean值，类似于isContains(),用于判断是否有符合条件的元素
allMatch()	返回一个boolean值，用于判断是否所有元素都符合条件
noneMatch()	返回一个boolean值，用于判断是否所有元素都不符合条件
collect()	将流转换为指定的类型，通过Collectors进行指定
toArray()	将流转换为数组
iterator()	将流转换为Iterator对象
foreach()	无返回值，对元素进行逐个遍历，然后执行给定的处理逻辑

Stream使用示例

map使用：一对一转换

public void stringToIntMap() {
    List<String> ids = Arrays.asList("1", "2", "3", "4", "5", "6", "7");
    // 使用流操作返回list集合
    List<User> resultList = ids.stream()
            .map(id -> {
                User user = new User();
                user.setId(id);
                return user;
            })
            .collect(Collectors.toList());
    System.out.println(resultList);
}

[User{id='1'}, 
 User{id='2'},
 User{id='3'}, 
 User{id='4'}, 
 User{id='5'}, 
 User{id='6'}, 
 User{id='7'}]

flatMap使用

一个语句，需要将句子中每个单词都提取出来得到一个所有单词列表。这种情况用map就搞不定了，需要flatMap


    public static void main(String[] args) {
        List<String> sentenceList = Arrays.asList("hello world","Xiao Yao Ge Ge");
        // 使用流操作
        List<String> resultList = sentenceList.stream()
                .flatMap(sentence -> Arrays.stream(sentence.split(" ")))
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(resultList);
    }
/结果：[hello, world, Xiao, Yao, Ge, Ge]

filter、sorted、distinct、limit 使用

这几个都是常用的Stream的中间操作方法，具体的方法的含义在上面的表格里面有说明。具体使用的时候，可以根据需要选择一个或者多个进行组合使用，或者同时使用多个相同方法的组合。

    public static void main(String[] args) {

        List<String> ids = Arrays.asList("aaa", "bb", "ccc", "ddd");
        // 使用流操作
        List<User> results = ids.stream()
                .filter(s -> s.length() > 2)
                .distinct()
                .map(Integer::valueOf)
                .sorted(Comparator.comparingInt(o -> o))
                .limit(3)
                .map(id -> new User(id))
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(results);
    }
  //结果：[User{id=aaa},  User{id=ccc},  User{id=ddd}]

使用filter过滤掉不符合条件的数据
通过distinct对存量元素进行去重操作
通过map操作将字符串转成整数类型
借助sorted指定按照数字大小正序排列
使用limit截取排在前3位的元素
又一次使用map将id转为Dept对象类型
使用collect终止操作将最终处理后的数据收集到list中

简单结果终止方法

终止方法里面像count、max、min、findAny、findFirst、anyMatch、allMatch、nonneMatch等方法，均属于这里说的简单结果终止方法。所谓简单，指的是其结果形式是数字、布尔值或者Optional对象值等。

    public static void main(String[] args) {
        List<String> ids = Arrays.asList("111", "22", "333", "444", "55", "66", "77");
        // 统计stream操作后剩余的元素个数
        long idsCount = ids.stream().filter(s -> s.length() > 2).count();
        System.out.println("操作后剩余的元素个数=" + idsCount);
        // 判断是否有元素值等于222
        boolean res = ids.stream().filter(s -> s.length() > 2).anyMatch("222"::equals);
        System.out.println("否有元素值等于222=" + res);
        // findFirst操作
        ids.stream().filter(s -> s.length() > 2)
                .findFirst()
                .ifPresent(s -> System.out.println("findFirst:" + s));
    }
    //结果：
    操作后剩余的元素个数=3
	否有元素值等于222=false
	findFirst:111

因为Stream主要用于对集合数据的处理场景，所以除了上面几种获取简单结果的终止方法之外，更多的场景是获取一个集合类的结果对象，比如List、Set或者HashMap等。

    public static void main(String[] args) {
        List<User> ids = Arrays.asList(new User(12), new User(25), new User(25));
        //list
        List<User> collectList = ids.stream().filter(user -> user.getId() > 20)
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("collectList:" + collectList);
        //set
        Set<User> collectSet = ids.stream().filter(user -> user.getId() > 20)
                .collect(Collectors.toSet());
        System.out.println("collectSet:" + collectSet);
        //collect成HashMap，key为id，value为User对象
        Map<Integer, User> collectMap = ids.stream().filter(user -> user.getId() > 20)
                .collect(Collectors.toMap(User::getId, user -> user));
        System.out.println("collectMap:" + collectMap);
    }

生成拼接字符串

java8以前写法

    public static void main(String[] args) {
        List<String> strList = Arrays.asList("a", "b", "v", "d", "e", "r", "f", "g");
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        for (String str : strList) {
            builder.append(str).append(',');
        }
        // 去掉末尾多拼接的逗号
        builder.deleteCharAt(builder.length() - 1);
        System.out.println("拼接后：" + builder.toString());
        //结果：拼接后：a,b,v,d,e,r,f,g
    }

java8

 	public static void main(String[] args) {
        List<String> strList = Arrays.asList("a", "b", "v", "d", "e", "r", "f", "g");
        String joinResult = strList.stream().collect(Collectors.joining(","));
        System.out.println("拼接后：" + joinResult);
		//结果：拼接后：a,b,v,d,e,r,f,g
    }

两种方式都可以得到完全相同的结果，但Stream的方式更优雅

Stream相较于传统的foreach的方式处理stream，到底有啥优势

代码更简洁、偏声明式的编码风格，更容易体现出代码的逻辑意图
逻辑间解耦，一个stream中间处理逻辑，无需关注上游与下游的内容，只需要按约定实现自身逻辑即可
并行流场景效率会比迭代器逐个循环更高
函数式接口，延迟执行的特性，中间管道操作不管有多少步骤都不会立即执行，只有遇到终止操作的时候才会开始执行，可以避免一些中间不必要的操作消耗

Stream弊端：

代码可读性不是很好
代码调测debug不便
程序员从历史写法切换到Stream时，需要一定的适应时间