Java 8 流 API

原文： https://howtodoinjava.com/java8/java-streams-by-examples/

可以将 Java 中的流定义为源中支持其聚合操作的元素序列。 此处的来源是指向流提供数据的集合或数组。

流保持数据在源中的顺序。 聚合操作或批量操作是使我们能够轻松，清晰地表达对流元素的常用操作的操作。

Table of Contents
1\. Streams vs. Collections
2\. Different ways to create streams
3\. Converting streams to collections
4\. Core stream operations
    4.1\. Intermediate operations
    4.2\. Terminal operations
5\. Short-circuit operations
6\. Parallelism

在继续之前，重要的是要了解 Java 8 流的设计方式是大多数流操作仅返回流。 这有助于我们创建流操作链。 这称为管道内衬。 在这篇文章中，我将多次使用该术语，因此请牢记。

1. Java 流与集合

我们所有人都已经在 youtube 或其他此类网站上观看了在线视频。 当您开始观看视频时，文件的一小部分首先会加载到计算机中并开始播放。 开始播放之前，您无需下载完整的视频。 这称为流式传输。 我将尝试将此概念与集合相关联，并通过流进行区分。

在基本级别上，集合和流之间的差异与计算事物时有关。 集合是内存中的数据结构，它保存该数据结构当前具有的所有值-集合中的每个元素必须先计算，然后才能添加到集合中。 流是概念上固定的数据结构，其中元素按需计算。 这带来了显着的编程优势。 想法是，用户将仅从流中提取他们需要的值，并且仅在需要时才对用户无形地生成这些元素。 这是生产者－消费者关系的一种形式。

在 java 中，java.util.Stream表示可以在其上执行一个或多个操作的流。 流操作是中间或终止。 尽管终止操作返回某个类型的结果，但是中间操作返回流本身，因此您可以连续链接多个方法调用。 流是在源上创建的，例如类似于列表或集合的java.util.Collection（不支持映射）。 流操作可以顺序执行，也可以并行执行。

基于以上几点，如果我们列出Stream的各种特征，它们将如下所示：

• 不是数据结构
• 专为 lambdas 设计
• 不支持索引访问
• 可以轻松输出为数组或列表
• 支持延迟访问
• 可并行化

2. 创建流的不同方法

以下是从集合构建流的最流行的不同方法。

2.1 Stream.of(val1, val2, val3 ....)

public class StreamBuilders 
{
     public static void main(String[] args)
     {
         Stream<Integer> stream = Stream.of(1,2,3,4,5,6,7,8,9);
         stream.forEach(p -> System.out.println(p));
     }
}

2.2 Stream.of(arrayOfElements)

public class StreamBuilders 
{
     public static void main(String[] args)
     {
         Stream<Integer> stream = Stream.of( new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9} );
         stream.forEach(p -> System.out.println(p));
     }
}

2.3. List.stream()

public class StreamBuilders 
{
     public static void main(String[] args)
     {
         List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

         for(int i = 1; i< 10; i++){
             list.add(i);
         }

         Stream<Integer> stream = list.stream();
         stream.forEach(p -> System.out.println(p));
     }
}

2.4 Stream.generate()或Stream.iterate()

public class StreamBuilders 
{
     public static void main(String[] args)
     {
         Stream<Date> stream = Stream.generate(() -> { return new Date(); });
         stream.forEach(p -> System.out.println(p));
     }
}

2.5 字符串字符或字符串标记

public class StreamBuilders 
{
     public static void main(String[] args)
     {
        IntStream stream = "12345_abcdefg".chars();
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));

        //OR

        Stream<String> stream = Stream.of("A$B$C".split("\\$"));
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
     }
}

除了上述列表以外，还有其他一些方法，例如使用Stream.Buider或使用中间操作。 我们将不时在单独的文章中了解它们。

3. 将流转换为集合

我应该说将流转换为其他数据结构。

请注意，这不是真正的转换。 它只是将流中的元素收集到集合或数组中。

3.1 将流转换为列表 – Stream.collect(Collectors.toList())

public class StreamBuilders {
     public static void main(String[] args){
         List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
         for(int i = 1; i< 10; i++){
             list.add(i);
         }
         Stream<Integer> stream = list.stream();
         List<Integer> evenNumbersList = stream.filter(i -> i%2 == 0).collect(Collectors.toList());
         System.out.print(evenNumbersList);
     }
}

3.2 将流转换为数组 – Stream.toArray(EntryType[]::new)

public class StreamBuilders {
     public static void main(String[] args){
         List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
         for(int i = 1; i< 10; i++){
             list.add(i);
         }
         Stream<Integer> stream = list.stream();
         Integer[] evenNumbersArr = stream.filter(i -> i%2 == 0).toArray(Integer[]::new);
         System.out.print(evenNumbersArr);
     }
}

还有很多其他方式可以将流收集到Set，Map或多种方式中。 只需通过收集器类并尝试牢记它们。

4. 核心流操作

流抽象为您提供了一长串有用的函数。 我不会覆盖所有内容，但是我打算在这里列出所有最重要的内容，您必须第一手知道。

在继续之前，让我们预先构建String的集合。 我们将在此列表上构建示例，以便易于联系和理解。

List<String> memberNames = new ArrayList<>();
memberNames.add("Amitabh");
memberNames.add("Shekhar");
memberNames.add("Aman");
memberNames.add("Rahul");
memberNames.add("Shahrukh");
memberNames.add("Salman");
memberNames.add("Yana");
memberNames.add("Lokesh");

这些核心方法分为以下两个部分：

4.1 中间操作

中间操作返回流本身，因此您可以连续链接多个方法调用。 让我们学习重要的东西。

4.1.1 Stream.filter()

Filter接受谓词以过滤流中的所有元素。 此操作是中间操作，使我们能够对结果调用另一个流操作（例如forEach）。

memberNames.stream().filter((s) -> s.startsWith("A"))
                    .forEach(System.out::println);

Output: 

Amitabh
Aman

4.1.2. Stream.map()

中间操作映射通过给定的函数将每个元素转换为另一个对象。 下面的示例将每个字符串转换为大写字符串。 但是您也可以使用map()将每个对象转换为另一种类型。

 memberNames.stream().filter((s) -> s.startsWith("A"))
                     .map(String::toUpperCase)
                     .forEach(System.out::println);

Output: 

AMITABH
AMAN

4.1.2 Stream.sorted()

Sorted是一个中间操作，它返回流的排序视图。 除非您通过自定义比较器，否则元素将以自然顺序排序。

memberNames.stream().sorted()
                    .map(String::toUpperCase)
                    .forEach(System.out::println);
Output:

AMAN
AMITABH
LOKESH
RAHUL
SALMAN
SHAHRUKH
SHEKHAR
YANA

请记住，sorted只会创建流的排序视图，而不会操纵支持的集合的顺序。 memberNames的顺序保持不变。

4.2 终止操作

终止操作返回某个类型的结果，而不是流。

4.2.1 Stream.forEach()

此方法有助于迭代流的所有元素，并对每个元素执行一些操作。 该操作作为 lambda 表达式参数传递。

memberNames.forEach(System.out::println);

4.2.2 Stream.collect()

collect()方法用于从流中接收元素并将其存储在集合中，并在参数函数中提到。

List<String> memNamesInUppercase = memberNames.stream().sorted()
                            .map(String::toUpperCase)
                            .collect(Collectors.toList());

System.out.print(memNamesInUppercase);

Output: [AMAN, AMITABH, LOKESH, RAHUL, SALMAN, SHAHRUKH, SHEKHAR, YANA]

4.2.3 Stream.match()

各种匹配操作可用于检查某个谓词是否与流匹配。 所有这些操作都是终止操作，并返回布尔结果。

boolean matchedResult = memberNames.stream()
                    .anyMatch((s) -> s.startsWith("A"));

System.out.println(matchedResult);

matchedResult = memberNames.stream()
                    .allMatch((s) -> s.startsWith("A"));

System.out.println(matchedResult);

matchedResult = memberNames.stream()
                    .noneMatch((s) -> s.startsWith("A"));

System.out.println(matchedResult);

Output: 

true
false
false

4.2.4 Stream.count()

Count 是一个终止操作，将流中的元素数作为long值返回。

long totalMatched = memberNames.stream()
                    .filter((s) -> s.startsWith("A"))
                    .count();

System.out.println(totalMatched);

Output: 2

4.2.5 Stream.reduce()

此终止操作使用给定函数对流的元素进行归约。 结果是一个保留归约的可选值。

Optional<String> reduced = memberNames.stream()
                    .reduce((s1,s2) -> s1 + "#" + s2);

reduced.ifPresent(System.out::println);

Output: Amitabh#Shekhar#Aman#Rahul#Shahrukh#Salman#Yana#Lokesh

5. 流短路操作

尽管对满足谓词的集合内的所有元素执行流操作，但通常需要在迭代过程中遇到匹配元素时中断操作。 在外部迭代中，将使用if-else块。 在内部迭代中，可以使用某些方法来实现此目的。 让我们看一下两种方法的示例：

5.1 Stream.anyMatch()

一旦作为谓词传递的条件满足，此方法将返回true。 它不会再处理任何元素。

boolean matched = memberNames.stream()
                    .anyMatch((s) -> s.startsWith("A"));

System.out.println(matched);

Output: true

5.2 Stream.findFirst()

它将从流中返回第一个元素，然后不再处理任何其他元素。

String firstMatchedName = memberNames.stream()
                .filter((s) -> s.startsWith("L"))
                .findFirst().get();

System.out.println(firstMatchedName);

Output: Lokesh

6. Java 流中的并行性

借助 Java SE 7 中添加的派生/连接框架，我们有了有效的机制来在应用程序中实现并行操作。 但是，实现此框架本身是一项复杂的任务，如果没有正确执行，那么这是一项艰巨的任务。 它是可能导致应用程序崩溃的复杂多线程错误的来源。 通过引入内部迭代，我们可以并行执行操作。

要启用并行性，您要做的就是创建并行流，而不是顺序流。 令您惊讶的是，这确实非常容易。 在上面列出的任何流示例中，只要您想在并行内核中使用多个线程来完成特定作业，您都必须调用方法parallelStream()方法而不是stream()方法。

public class StreamBuilders {
     public static void main(String[] args){
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
         for(int i = 1; i< 10; i++){
             list.add(i);
         }
         //Here creating a parallel stream
         Stream<Integer> stream = list.parallelStream();    
         Integer[] evenNumbersArr = stream.filter(i -> i%2 == 0).toArray(Integer[]::new);
         System.out.print(evenNumbersArr);
     }
}

这项工作的主要推动力是使并行性更易于开发人员使用。 尽管 Java 平台已经为并发和并行性提供了强大的支持，但是开发人员在根据需要将其代码从顺序迁移到并行时会遇到不必要的障碍。 因此，重要的是要鼓励顺序友好和并行友好的习语。 通过将重点转移到描述应该执行什么计算，而不是应该如何执行计算，可以方便地进行操作。

同样重要的是要在使并行性变得更容易但不至于使其变得不可见之间取得平衡。 使并行性透明将引入不确定性，并可能在用户可能不期望的情况下进行数据竞争。

关于 Java 8 中引入的流抽象的基础知识，这就是我要分享的全部内容。 我将在以后的文章中讨论与流相关的其他各种事情。

学习愉快！

阅读更多：

流操作

中间操作

• filter()
• map()
• flatMap()
• distant()
• sorted()
• peek()
• limit()
• skip()

终止操作

• forEach()
• forEachOrdered()
• toArray()
• reduce()
• collect()
• min()
• max()
• count()
• anyMatch()
• allMatch()
• noneMatch()
• findFirst()
• findAny()

其他例子

Java 8 – 流map()与flatMap()

Java 8 – 无限流

Java 8 – 流最大和最小

Java 8 – 随机数流

Java 8 – 流元素数

Java 8 – 获取流的最后一个元素

Java 8 – 在流中查找或删除重复项

Java 8 – IntStream

Java 8 – IntStream到集合

Java 8 – IntPredicate

Java 8 – 流去重

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Java 8 – 将流转换为映射

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Java 9 – 流 API 改进