第一章 Stream流

说到Stream便容易想到I/O Stream，而实际上，谁规定“流”就一定是“IO流”呢？在Java8中，得益于Lambda所带来的函数式编程，引入了一个全新的Stream概念，用于解决已有集合类库既有的弊端。

1.1 引言

传统集合的多步遍历代码

几乎所有的集合（如Collection接口或Map接口等）都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，除了必需的添加、删除、获取外，最典型的就是集合遍历。例如：

  1. import java.util.ArrayList; import java.util.List;
  3. public class Demo01ForEach {
  4.     public static void main(String[] args) { 
  5.         List<String> list = new ArrayList<>(); 
  6.         list.add("张无忌");
  7.         list.add("周芷若");
  8.         list.add("赵敏");
  9.         list.add("张强");
  10.         list.add("张三丰");
  11.         for (String name : list) { 
  12.             System.out.println(name);
  13.         }
  14.     }
  15. }

这是一段非常简单的集合遍历操作：对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。

循环遍历的弊端

Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么（What），而不是怎么做（How），这点此前已经结合内部类进行了对比说明。现在，我们仔细体会一下上例代码，可以发现：

  • for循环的语法就是“怎么做”
  • for循环的循环体才是“做什么”

为什么使用循环？因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗？遍历是指每一个元素逐一进行处理，而并不是从第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的，后者是方式。
试想一下，如果希望对集合中的元素进行筛选过滤：
1. 将集合A根据条件一过滤为子集B；
2. 然后再根据条件二过滤为子集C。
那怎么办？在Java 8之前的做法可能为：

  1. import java.util.ArrayList; import java.util.List;
  3. public class Demo02NormalFilter {
  4.     public static void main(String[] args) { 
  5.         List<String> list = new ArrayList<>(); 
  6.         list.add("张无忌");
  7.         list.add("周芷若");
  8.         list.add("赵敏");
  9.         list.add("张强");
  10.         list.add("张三丰");
  12.         List<String> zhangList = new ArrayList<>(); 
  13.         for (String name : list) {
  14.             if (name.startsWith("张")) {
  15.                 zhangList.add(name);
  16.             }
  17.         }
  19.         List<String> shortList = new ArrayList<>(); 
  20.         for (String name : zhangList) {
  21.             if (name.length() == 3) { 
  22.                 shortList.add(name);
  23.             }
  24.         }
  26.         for (String name : shortList) { 
  27.             System.out.println(name);
  28.         }
  29.     }
  30. }

这段代码中含有三个循环，每一个作用不同：

  1. 首先筛选所有姓张的人；
  2. 然后筛选名字有三个字的人；
  3. 最后进行对结果进行打印输出。

每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么？不是。循环是做事情的方式，而不是目的。另一方面，使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历，只能再使 用另一个循环从头开始。那，Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢？

Stream的更优写法

下面来看一下借助Java8的Stream API，什么才叫优雅：

  1. import java.util.ArrayList; import java.util.List;
  3. public class Demo03StreamFilter {
  4.     public static void main(String[] args) { 
  5.         List<String> list = new ArrayList<>(); 
  6.         list.add("张无忌");
  7.         list.add("周芷若");
  8.         list.add("赵敏");
  9.         list.add("张强");
  10.         list.add("张三丰");
  12.         list.stream()
  13.             .filter(s ‐> s.startsWith("张"))
  14.             .filter(s ‐> s.length() == 3)
  15.             .forEach(System.out::println);
  16.     }
  17. }

直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。代码 中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历，我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。

1.2 流式思想概述

注意：请暂时忘记对传统IO流的固有印象！

整体来看，流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。
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，我们应该首先拼好一个“模型”步骤 方案，然后再按照方案去执行它。

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）。

Stream（流）是一个来自数据源的元素队列

  • 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（fluentstyle）。 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或者增强for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，流可以直接调用遍历方法。

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。

获取流

java.util.stream.Stream<T> 是Java 8新加入的最常用的流接口。（这并不是一个函数式接口。）
获取一个流非常简单，有以下几种常用的方式：

  • 所有的Collection集合都可以通过stream默认方法获取流；
  • Stream接口的静态方法of可以获取数组对应的流。

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

public class Demo04GetStream { public static void main(String[] args) { List list = new ArrayList<>(); // … Stream stream1 = list.stream();

  1.     Set<String> set = new HashSet<>();
  2.     // ...
  3.     Stream<String> stream2 = set.stream();
  5.     Vector<String> vector = new Vector<>();
  7.     // ...
  10.     Stream<String> stream3 = vector.stream();
  11. }

}

  1. <a name="ztJZe"></a>
  2. ### 根据Map获取流
  3. `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：
  4. ```java
  5. import java.util.HashMap; import java.util.Map;
  6. import java.util.stream.Stream;
  8. public class Demo05GetStream {
  9.     public static void main(String[] args) { 
  10.         Map<String, String> map = new HashMap<>();
  11.         // ...
  12.         Stream<String> keyStream = map.keySet().stream(); 
  13.         Stream<String> valueStream = map.values().stream();
  14.         Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
  15.     }
  16. }

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：

  1. import java.util.stream.Stream;
  3. public class Demo06GetStream {
  4.     public static void main(String[] args) {
  5.         String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" }; 
  6.         Stream<String> stream = Stream.of(array);
  7.     }
  8. }

备注： of方法的参数其实是一个可变参数，所以支持数组。

1.4 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。本小节中，终结方法包括count和forEach方法。

    备注：本小节之外的更多方法，请自行参考API文档。

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。

  1. void forEach(Consumer<? super T> 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。

复习Consumer接口

java.util.function.Consumer<T>接口是一个消费型接口。
Consumer接口中包含抽象方法void accept(T t)，意为消费一个指定泛型的数据。
基本使用：

  1. import java.util.stream.Stream;
  3. /*
  4.     Stream流中的常用方法_forEach
  5.     void forEach(Consumer<? super T> action);
  6.     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。
  7.     Consumer接口是一个消费型的函数式接口,可以传递Lambda表达式,消费数据
  9.     简单记:
  10.         forEach方法,用来遍历流中的数据
  11.         是一个终结方法,遍历之后就不能继续调用Stream流中的其他方法
  12.  */
  13. public class Demo02Stream_forEach {
  14.     public static void main(String[] args) {
  15.         //获取一个Stream流
  16.         Stream<String> stream = Stream.of("张三", "李四", "王五", "赵六", "田七");
  17.         //使用Stream流中的方法forEach对Stream流中的数据进行遍历
  18.         /*stream.forEach((String name)->{
  19.             System.out.println(name);
  20.         });*/
  22.         stream.forEach(name->System.out.println(name));
  23.     }
  24. }
  25. import java.util.stream.Stream;
  27. public class Demo12StreamForEach {
  28.     public static void main(String[] args) {
  29.         Stream<String> stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); 
  30.         stream.forEach(name‐> System.out.println(name));
  31.     }
  32. }

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<T> filter(Predicate<? super 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。

复习Predicate接口

此前我们已经学习过java.util.stream.Predicate 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：boolean test(T t);
该方法将会产生一个boolean值结果，代表指定的条件是否满足。如果结果为true，那么Stream流的filter方法
将会留用元素；如果结果为false，那么filter方法将会舍弃元素。

基本使用

Stream流中的filter方法基本使用的代码如：

  1. import java.util.stream.Stream;
  3. /*
  4.     Stream流中的常用方法_filter:用于对Stream流中的数据进行过滤
  5.     Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
  6.     filter方法的参数Predicate是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式,对数据进行过滤
  7.     Predicate中的抽象方法:
  8.         boolean test(T t);
  9.  */
  10. public class Demo03Stream_filter {
  11.     public static void main(String[] args) {
  12.         //创建一个Stream流
  13.         Stream<String> stream = Stream.of("张三丰", "张翠山", "赵敏", "周芷若", "张无忌");
  14.         //对Stream流中的元素进行过滤,只要姓张的人
  15.         Stream<String> stream2 = stream.filter((String name)->{return name.startsWith("张");});
  16.         //遍历stream2流
  17.         stream2.forEach(name-> System.out.println(name));
  19.         /*
  20.             Stream流属于管道流,只能被消费(使用)一次
  21.             第一个Stream流调用完毕方法,数据就会流转到下一个Stream上
  22.             而这时第一个Stream流已经使用完毕,就会关闭了
  23.             所以第一个Stream流就不能再调用方法了
  24.             IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed
  25.          */
  26.         //遍历stream流
  27.         stream.forEach(name-> System.out.println(name));
  28.     }
  29. }

在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件：必须姓张。

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：<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);
image.png
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。

复习Function接口

此前我们已经学习过java.util.stream.Function 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：R apply(T t);

这可以将一种T类型转换成为R类型，而这种转换的动作，就称为“映射”。

基本使用

Stream流中的map方法基本使用的代码如：

  1. import java.util.stream.Stream;
  3. /*
  4.     Stream流中的常用方法_map:用于类型转换
  5.     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.
  6.     <R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);
  7.     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。
  8.     Function中的抽象方法:
  9.         R apply(T t);
  10.  */
  11. public class Demo04Stream_map {
  12.     public static void main(String[] args) {
  13.         //获取一个String类型的Stream流
  14.         Stream<String> stream = Stream.of("1", "2", "3", "4");
  15.         //使用map方法,把字符串类型的整数,转换(映射)为Integer类型的整数
  16.         Stream<Integer> stream2 = stream.map((String s)->{
  17.             return Integer.parseInt(s);
  18.         });
  19.         //遍历Stream2流
  20.         stream2.forEach(i-> System.out.println(i));
  21.     }
  22. }

这段代码中， map方法的参数通过方法引用，将字符串类型转换成为了int类型（并自动装箱为Integer类对象）。

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：

  1. import java.util.ArrayList;
  2. import java.util.stream.Stream;
  4. /*
  5.     Stream流中的常用方法_count:用于统计Stream流中元素的个数
  6.     long count();
  7.     count方法是一个终结方法,返回值是一个long类型的整数
  8.     所以不能再继续调用Stream流中的其他方法了
  9.  */
  10. public class Demo05Stream_count {
  11.     public static void main(String[] args) {
  12.         //获取一个Stream流
  13.         ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
  14.         list.add(1);
  15.         list.add(2);
  16.         list.add(3);
  17.         list.add(4);
  18.         list.add(5);
  19.         list.add(6);
  20.         list.add(7);
  21.         Stream<Integer> stream = list.stream();
  22.         long count = stream.count();
  23.         System.out.println(count);//7
  24.     }
  25. }

取用前几个：limit

limit方法可以对流进行截取，只取用前n个。方法签名：Stream<T> 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。基本使用：

  1. import java.util.stream.Stream;
  3. /*
  4.     Stream流中的常用方法_limit:用于截取流中的元素
  5.     limit方法可以对流进行截取，只取用前n个。方法签名：
  6.     Stream<T> limit(long maxSize);
  7.         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
  8.     limit方法是一个延迟方法,只是对流中的元素进行截取,返回的是一个新的流,所以可以继续调用Stream流中的其他方法
  9.  */
  10. public class Demo06Stream_limit {
  11.     public static void main(String[] args) {
  12.         //获取一个Stream流
  13.         String[] arr = {"美羊羊","喜洋洋","懒洋洋","灰太狼","红太狼"};
  14.         Stream<String> stream = Stream.of(arr);
  15.         //使用limit对Stream流中的元素进行截取,只要前3个元素
  16.         Stream<String> stream2 = stream.limit(3);
  17.         //遍历stream2流
  18.         stream2.forEach(name-> System.out.println(name));
  19.     }
  20. }

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<T> skip(long n);
image.png
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。基本使用：

  1. import java.util.stream.Stream;
  3. /*
  4.     Stream流中的常用方法_skip:用于跳过元素
  5.     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：
  6.     Stream<T> skip(long n);
  7.         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。
  8.  */
  9. public class Demo07Stream_skip {
  10.     public static void main(String[] args) {
  11.         //获取一个Stream流
  12.         String[] arr = {"美羊羊","喜洋洋","懒洋洋","灰太狼","红太狼"};
  13.         Stream<String> stream = Stream.of(arr);
  14.         //使用skip方法跳过前3个元素
  15.         Stream<String> stream2 = stream.skip(3);
  16.         //遍历stream2流
  17.         stream2.forEach(name-> System.out.println(name));
  18.     }
  19. }

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 <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> 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。

该方法的基本使用代码如：

  1. import java.util.stream.Stream;
  3. /*
  4.     Stream流中的常用方法_concat:用于把流组合到一起
  5.     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
  6.     static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)
  7.  */
  8. public class Demo08Stream_concat {
  9.     public static void main(String[] args) {
  10.         //创建一个Stream流
  11.         Stream<String> stream1 = Stream.of("张三丰", "张翠山", "赵敏", "周芷若", "张无忌");
  12.         //获取一个Stream流
  13.         String[] arr = {"美羊羊","喜洋洋","懒洋洋","灰太狼","红太狼"};
  14.         Stream<String> stream2 = Stream.of(arr);
  15.         //把以上两个流组合为一个流
  16.         Stream<String> concat = Stream.concat(stream1, stream2);
  17.         //遍历concat流
  18.         concat.forEach(name-> System.out.println(name));
  19.     }
  20. }

1.5 练习：集合元素处理（传统方式）

题目

现在有两个ArrayList集合存储队伍当中的多个成员姓名，要求使用传统的for循环（或增强for循环）依次进行以
下若干操作步骤：

  1. 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；存储到一个新集合中。
  2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人；存储到一个新集合中。
  3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名；存储到一个新集合中。
  4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人；存储到一个新集合中。
  5. 将两个队伍合并为一个队伍；存储到一个新集合中。
  6. 根据姓名创建Person对象；存储到一个新集合中。
  7. 打印整个队伍的Person对象信息。

两个队伍（集合）的代码如下：

  1. import java.util.ArrayList;
  4. import java.util.List;
  6. public class DemoArrayListNames {
  7.     public static void main(String[] args) {
  8.         //第一支队伍
  9.         ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
  11.         one.add("迪丽热巴");
  12.         one.add("宋远桥");
  13.         one.add("苏星河");
  14.         one.add("石破天");
  15.         one.add("石中玉");
  16.         one.add("老子");
  17.         one.add("庄子");
  18.         one.add("洪七公");
  20.         //第二支队伍
  21.         ArrayList<String> two = new ArrayList<>(); two.add("古力娜扎");
  22.         two.add("张无忌");
  23.         two.add("赵丽颖");
  24.         two.add("张三丰");
  25.         two.add("尼古拉斯赵四");
  26.         two.add("张天爱");
  27.         two.add("张二狗");
  28.         // ....
  29.     }
  30. }

而Person类的代码为：

  1. public class Person {
  2.     private String name;
  4.     public Person() {
  5.     }
  7.     public Person(String name) {
  8.         this.name = name;
  9.     }
  11.     @Override
  12.     public String toString() {
  13.         return "Person{" +
  14.                 "name='" + name + '\'' +
  15.                 '}';
  16.     }
  18.     public String getName() {
  19.         return name;
  20.     }
  22.     public void setName(String name) {
  23.         this.name = name;
  24.     }
  25. }

解答

既然使用传统的for循环写法，那么：

  1. import java.util.ArrayList;
  3. /*
  4.     练习:集合元素处理（传统方式）
  5.         现在有两个ArrayList集合存储队伍当中的多个成员姓名，要求使用传统的for循环（或增强for循环）依次进行以下若干操作步骤：
  6.         1. 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；存储到一个新集合中。
  7.         2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人；存储到一个新集合中。
  8.         3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名；存储到一个新集合中。
  9.         4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人；存储到一个新集合中。
  10.         5. 将两个队伍合并为一个队伍；存储到一个新集合中。
  11.         6. 根据姓名创建Person对象；存储到一个新集合中。
  12.         7. 打印整个队伍的Person对象信息。
  13.  */
  14. public class Demo01StreamTest {
  15.     public static void main(String[] args) {
  16.         //第一支队伍
  17.         ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
  18.         one.add("迪丽热巴");
  19.         one.add("宋远桥");
  20.         one.add("苏星河");
  21.         one.add("石破天");
  22.         one.add("石中玉");
  23.         one.add("老子");
  24.         one.add("庄子");
  25.         one.add("洪七公");
  26.         //1. 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；存储到一个新集合中。
  27.         ArrayList<String> one1 = new ArrayList<>();
  28.         for (String name : one) {
  29.             if(name.length()==3){
  30.                 one1.add(name);
  31.             }
  32.         }
  33.         //2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人；存储到一个新集合中。
  34.         ArrayList<String> one2 = new ArrayList<>();
  35.         for (int i = 0; i <3 ; i++) {
  36.             one2.add(one1.get(i));//i = 0,1,2
  37.         }
  39.         //第二支队伍
  40.         ArrayList<String> two = new ArrayList<>();
  41.         two.add("古力娜扎");
  42.         two.add("张无忌");
  43.         two.add("赵丽颖");
  44.         two.add("张三丰");
  45.         two.add("尼古拉斯赵四");
  46.         two.add("张天爱");
  47.         two.add("张二狗");
  48.         //3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名；存储到一个新集合中。
  49.         ArrayList<String> two1 = new ArrayList<>();
  50.         for (String name : two) {
  51.             if(name.startsWith("张")){
  52.                 two1.add(name);
  53.             }
  54.         }
  55.         //4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人；存储到一个新集合中。
  56.         ArrayList<String> two2 = new ArrayList<>();
  57.         for (int i = 2; i <two1.size() ; i++) {
  58.             two2.add(two1.get(i)); //i 不包含0 1
  59.         }
  61.         //5. 将两个队伍合并为一个队伍；存储到一个新集合中。
  62.         ArrayList<String> all = new ArrayList<>();
  63.         all.addAll(one2);
  64.         all.addAll(two2);
  66.         //6. 根据姓名创建Person对象；存储到一个新集合中。
  67.         ArrayList<Person> list = new ArrayList<>();
  68.         for (String name : all) {
  69.             list.add(new Person(name));
  70.         }
  72.         //7. 打印整个队伍的Person对象信息。
  73.         for (Person person : list) {
  74.             System.out.println(person);
  75.         }
  76.     }
  77. }

运行结果为：

  1. Person{name='宋远桥'} 
  2. Person{name='苏星河'} 
  3. Person{name='石破天'} 
  4. Person{name='张天爱'} 
  5. Person{name='张二狗'}

1.6 练习：集合元素处理（Stream方式）

题目

将上一题当中的传统for循环写法更换为Stream流式处理方式。两个集合的初始内容不变， Person类的定义也不变。

解答

等效的Stream流式处理代码为：

  1. import java.util.ArrayList;
  2. import java.util.stream.Stream;
  4. /*
  5.     练习：集合元素处理（Stream方式）
  6.     将上一题当中的传统for循环写法更换为Stream流式处理方式。
  7.     两个集合的初始内容不变，Person类的定义也不变。
  8.  */
  9. public class Demo02StreamTest {
  10.     public static void main(String[] args) {
  11.         //第一支队伍
  12.         ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
  13.         one.add("迪丽热巴");
  14.         one.add("宋远桥");
  15.         one.add("苏星河");
  16.         one.add("石破天");
  17.         one.add("石中玉");
  18.         one.add("老子");
  19.         one.add("庄子");
  20.         one.add("洪七公");
  21.         //1. 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；存储到一个新集合中。
  22.         //2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人；存储到一个新集合中。
  23.         Stream<String> oneStream = one.stream().filter(name -> name.length() == 3).limit(3);
  25.         //第二支队伍
  26.         ArrayList<String> two = new ArrayList<>();
  27.         two.add("古力娜扎");
  28.         two.add("张无忌");
  29.         two.add("赵丽颖");
  30.         two.add("张三丰");
  31.         two.add("尼古拉斯赵四");
  32.         two.add("张天爱");
  33.         two.add("张二狗");
  34.         //3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名；存储到一个新集合中。
  35.         //4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人；存储到一个新集合中。
  36.         Stream<String> twoStream = two.stream().filter(name -> name.startsWith("张")).skip(2);
  38.         //5. 将两个队伍合并为一个队伍；存储到一个新集合中。
  39.         //6. 根据姓名创建Person对象；存储到一个新集合中。
  40.         //7. 打印整个队伍的Person对象信息。
  41.         Stream.concat(oneStream,twoStream).map(name->new Person(name)).forEach(p-> System.out.println(p));
  42.     }
  43. }

运行效果完全一样：

  1. Person{name='宋远桥'} 
  2. Person{name='苏星河'} 
  3. Person{name='石破天'} 
  4. Person{name='张天爱'} 
  5. Person{name='张二狗'}

第二章 方法引用

在使用Lambda表达式的时候，我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案：拿什么参数做什么操作。那么考虑 一种情况：如果我们在Lambda中所指定的操作方案，已经有地方存在相同方案，那是否还有必要再写重复逻辑？

2.1 冗余的Lambda场景

来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式：

  1. /*
  2.     定义一个打印的函数式接口
  3.  */
  4. @FunctionalInterface
  5. public interface Printable {
  6.     //定义字符串的抽象方法
  7.     void print(String s);
  8. }

在Printable接口当中唯一的抽象方法print 接收一个字符串参数，目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda来使用它的代码很简单：

  1. public class Demo01Printable {
  2.     //定义一个方法,参数传递Printable接口,对字符串进行打印
  3.     public static void printString(Printable p) {
  4.         p.print("HelloWorld");
  5.     }
  7.     public static void main(String[] args) {
  8.         //调用printString方法,方法的参数Printable是一个函数式接口,所以可以传递Lambda
  9.         printString((s) -> {
  10.             System.out.println(s);
  11.         });
  13.         /*
  14.             分析:
  15.                 Lambda表达式的目的,打印参数传递的字符串
  16.                 把参数s,传递给了System.out对象,调用out对象中的方法println对字符串进行了输出
  17.                 注意:
  18.                     1.System.out对象是已经存在的
  19.                     2.println方法也是已经存在的
  20.                 所以我们可以使用方法引用来优化Lambda表达式
  21.                 可以使用System.out方法直接引用(调用)println方法
  22.          */
  23.         printString(System.out::println);
  24.     }
  25. }

其中printString方法只管调用Printable接口的print方法，而并不管print方法的具体实现逻辑会将字符串打印到什么地方去。而main方法通过Lambda表达式指定了函数式接口Printable的具体操作方案为：拿到String（类型可推导，所以可省略）数据后，在控制台中输出它。

2.2 问题分析

这段代码的问题在于，对字符串进行控制台打印输出的操作方案，明明已经有了现成的实现，那就是System.out对象中的println(String)方法。既然Lambda希望做的事情就是调用println(String)方法，那何必自己手动调用呢？

2.3 用方法引用改进代码

能否省去Lambda的语法格式（尽管它已经相当简洁）呢？只要“引用”过去就好了：

  1. public class Demo02PrintRef {
  2.     private static void printString(Printable data) { 
  3.         data.print("Hello, World!");
  4.     }
  6.     public static void main(String[] args) { 
  7.         printString(System.out::println);
  8.     }
  9. }

请注意其中的双冒号:: 写法，这被称为“方法引用”，而双冒号是一种新的语法。

2.4 方法引用符

双冒号::为引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中，那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。

语义分析

例如上例中，System.out 对象中有一个重载的println(String) 方法恰好就是我们所需要的。那么对于printString 方法的函数式接口参数，对比下面两种写法，完全等效

  • Lambda表达式写法：s -> System.out.println(s);
  • 方法引用写法：System.out::println

第一种语义是指：拿到参数之后经Lambda之手，继而传递给System.out.println方法去处理。
第二种等效写法的语义是指：直接让System.out中的println方法来取代Lambda。两种写法的执行效果完全一
样，而第二种方法引用的写法复用了已有方案，更加简洁。
注:Lambda 中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常

推导与省略

如果使用Lambda，那么根据“可推导就是可省略”的原则，无需指定参数类型，也无需指定的重载形式——它们都将被自动推导。而如果使用方法引用，也是同样可以根据上下文进行推导。
函数式接口是Lambda的基础，而方法引用是Lambda的孪生兄弟。
下面这段代码将会调用println 方法的不同重载形式，将函数式接口改为int类型的参数：

  1. @FunctionalInterface
  2. public interface PrintableInteger { 
  3.     void print(int str);
  4. }

由于上下文变了之后可以自动推导出唯一对应的匹配重载，所以方法引用没有任何变化：

  1. public class Demo03PrintOverload {
  2.     private static void printInteger(PrintableInteger data) { 
  3.         data.print(1024);
  4.     }
  6.     public static void main(String[] args) { 
  7.         printInteger(System.out::println);
  8.     }
  9. }

这次方法引用将会自动匹配到println(int)的重载形式。

2.5 通过对象名引用成员方法

这是最常见的一种用法，与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法：

  1. public class MethodRerObject {
  2.     //定义一个成员方法,传递字符串,把字符串按照大写输出
  3.     public void printUpperCaseString(String str){
  4.         System.out.println(str.toUpperCase());
  5.     }
  6. }

函数式接口仍然定义为：

  1. /*
  2.     定义一个打印的函数式接口
  3.  */
  4. @FunctionalInterface
  5. public interface Printable {
  6.     //定义字符串的抽象方法
  7.     void print(String s);
  8. }

那么当需要使用这个printUpperCase成员方法来替代Printable接口的Lambda的时候，已经具有了MethodRefObject类的对象实例，则可以通过对象名引用成员方法，代码为：

  1. /*
  2. 通过对象名引用成员方法
  3. 使用前提是对象名是已经存在的,成员方法也是已经存在
  4. 就可以使用对象名来引用成员方法
  5. */
  6. public class Demo01ObjectMethodReference {
  7.     //定义一个方法,方法的参数传递Printable接口
  8.     public static void printString(Printable p){
  9.         p.print("Hello");
  10.     }
  12.     public static void main(String[] args) {
  13.         //调用printString方法,方法的参数Printable是一个函数式接口,所以可以传递Lambda表达式
  14.         printString((s)->{
  15.             //创建MethodRerObject对象
  16.             MethodRerObject obj = new MethodRerObject();
  17.             //调用MethodRerObject对象中的成员方法printUpperCaseString,把字符串按照大写输出
  18.             obj.printUpperCaseString(s);
  19.         });
  21.         /*
  22.         使用方法引用优化Lambda
  23.         对象是已经存在的MethodRerObject
  24.         成员方法也是已经存在的printUpperCaseString
  25.         所以我们可以使用对象名引用成员方法
  26.         */
  27.         //创建MethodRerObject对象
  28.         MethodRerObject obj = new MethodRerObject();
  29.         printString(obj::printUpperCaseString);
  30.     }
  31. }

2.6 通过类名称引用静态方法

由于在java.lang.Math类中已经存在了静态方法abs，所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时，有两种写法。首先是函数式接口：

  1. @FunctionalInterface
  2. public interface Calcable {
  3.     //定义一个抽象方法,传递一个整数,对整数进行绝对值计算并返回
  4.     int calsAbs(int number);
  5. }

第一种写法是使用Lambda表达式：

  1. /*
  2.     通过类名引用静态成员方法
  3.     类已经存在,静态成员方法也已经存在
  4.     就可以通过类名直接引用静态成员方法
  5.  */
  6. public class Demo01StaticMethodReference {
  7.     //定义一个方法,方法的参数传递要计算绝对值的整数,和函数式接口Calcable
  8.     public static int method(int number,Calcable c){
  9.        return c.calsAbs(number);
  10.     }
  12.     public static void main(String[] args) {
  13.         //调用method方法,传递计算绝对值得整数,和Lambda表达式
  14.         int number = method(-10,(n)->{
  15.             //对参数进行绝对值得计算并返回结果
  16.             return Math.abs(n);
  17.         });
  18.         System.out.println(number);
  20.         /*
  21.             使用方法引用优化Lambda表达式
  22.             Math类是存在的
  23.             abs计算绝对值的静态方法也是已经存在的
  24.             所以我们可以直接通过类名引用静态方法
  25.          */
  26.         int number2 = method(-10,Math::abs);
  27.         System.out.println(number2);
  28.     }
  29. }

在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式： n -> Math.abs(n)

  • 方法引用： Math::abs

    2.7 通过super引用成员方法

    如果存在继承关系，当Lambda中需要出现super调用时，也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口：

    1. /*
    2.   定义见面的函数式接口
    3. */
    4. @FunctionalInterface
    5. public interface Greetable {
    6.   //定义一个见面的方法
    7.   void greet();
    8. }

    然后是父类Human的内容：

    1. /*
    2.   定义父类
    3. */
    4. public class Human {
    5.   //定义一个sayHello的方法
    6.   public void sayHello(){
    7.       System.out.println("Hello 我是Human!");
    8.   }
    9. }

    最后是子类Man的内容，其中使用了Lambda的写法：

    1. /*
    2.   定义子类
    3. */
    4. public class Man extends Human{
    5.   //子类重写父类sayHello的方法
    6.   @Override
    7.   public void sayHello() {
    8.       System.out.println("Hello 我是Man!");
    9.   }
    11.   //定义一个方法参数传递Greetable接口
    12.   public void method(Greetable g){
    13.       g.greet();
    14.   }
    16.   public void show(){
    17.       //调用method方法,方法的参数Greetable是一个函数式接口,所以可以传递Lambda
    18.       /*method(()->{
    19.           //创建父类Human对象
    20.           Human h = new Human();
    21.           //调用父类的sayHello方法
    22.           h.sayHello();
    23.       });*/
    25.       //因为有子父类关系,所以存在的一个关键字super,代表父类,所以我们可以直接使用super调用父类的成员方法
    26.      /* method(()->{
    27.           super.sayHello();
    28.       });*/
    30.     /*
    31.          使用super引用类的成员方法
    32.          super是已经存在的
    33.          父类的成员方法sayHello也是已经存在的
    34.          所以我们可以直接使用super引用父类的成员方法
    35.      */
    36.     method(super::sayHello);
    37.   }
    39.   public static void main(String[] args) {
    40.       new Man().show();
    41.   }
    42. }

    在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式：() -> super.sayHello()

  • 方法引用：super::sayHello

    2.8 通过this引用成员方法

    this代表当前对象，如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法，那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方 法引用。首先是简单的函数式接口：

    1. /*
    2.   定义一个富有的函数式接口
    3. */
    4. @FunctionalInterface
    5. public interface Richable {
    6.   //定义一个想买什么就买什么的方法
    7.   void buy();
    8. }

    下面是一个丈夫Husband类：

    1. /*
    2.   使用this引用本类的成员方法
    3. */
    4. public class Husband {
    5.   //定义一个买房子的方法
    6.   public void buyHouse(){
    7.       System.out.println("北京二环内买一套四合院!");
    8.   }
    10.   //定义一个结婚的方法,参数传递Richable接口
    11.   public void marry(Richable r){
    12.       r.buy();
    13.   }
    15.   //定义一个非常高兴的方法
    16.   public void soHappy(){
    17.       //调用结婚的方法,方法的参数Richable是一个函数式接口,传递Lambda表达式
    18.      /* marry(()->{
    19.           //使用this.成员方法,调用本类买房子的方法
    20.           this.buyHouse();
    21.       });*/
    23.       /*
    24.           使用方法引用优化Lambda表达式
    25.           this是已经存在的
    26.           本类的成员方法buyHouse也是已经存在的
    27.           所以我们可以直接使用this引用本类的成员方法buyHouse
    28.        */
    29.       marry(this::buyHouse);
    30.   }
    32.   public static void main(String[] args) {
    33.       new Husband().soHappy();
    34.   }
    35. }

    在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式： () -> this.buyHouse()

  • 方法引用： this::buyHouse

    2.9 类的构造器引用

    由于构造器的名称与类名完全一样，并不固定。所以构造器引用使用类名称::new 的格式表示。首先是一个简单的Person类：

    1. public class Person {
    2.   private String name;
    4.   public Person() {
    5.   }
    7.   public Person(String name) {
    8.       this.name = name;
    9.   }
    11.   public String getName() {
    12.       return name;
    13.   }
    15.   public void setName(String name) {
    16.       this.name = name;
    17.   }
    18. }

    然后是用来创建Person对象的函数式接口：

    1. /*
    2.   定义一个创建Person对象的函数式接口
    3. */
    4. @FunctionalInterface
    5. public interface PersonBuilder {
    6.   //定义一个方法,根据传递的姓名,创建Person对象返回
    7.   Person builderPerson(String name);
    8. }

    要使用这个函数式接口，可以通过Lambda表达式，构造器引用：

    1. /*
    2.   类的构造器(构造方法)引用
    3. */
    4. public class Demo {
    5.   //定义一个方法,参数传递姓名和PersonBuilder接口,方法中通过姓名创建Person对象
    6.   public static void printName(String name,PersonBuilder pb){
    7.       Person person = pb.builderPerson(name);
    8.       System.out.println(person.getName());
    9.   }
    11.   public static void main(String[] args) {
    12.       //调用printName方法,方法的参数PersonBuilder接口是一个函数式接口,可以传递Lambda
    13.       printName("迪丽热巴",(String name)->{
    14.           return new Person(name);
    15.       });
    17.       /*
    18.           使用方法引用优化Lambda表达式
    19.           构造方法new Person(String name) 已知
    20.           创建对象已知 new
    21.           就可以使用Person引用new创建对象
    22.        */
    23.       printName("古力娜扎",Person::new);//使用Person类的带参构造方法,通过传递的姓名创建对象
    24.   }
    25. }

    在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式：name -> new Person(name)

  • 方法引用： Person::new

    2.10 数组的构造器引用

    数组也是Object的子类对象，所以同样具有构造器，只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时，
    需要一个函数式接口：
    1. /*
    2.   定义一个创建数组的函数式接口
    3. */
    4. @FunctionalInterface
    5. public interface ArrayBuilder {
    6.   //定义一个创建int类型数组的方法,参数传递数组的长度,返回创建好的int类型数组
    7.   int[] builderArray(int length);
    8. }
    在应用该接口的时候，可以通过Lambda表达式 , 数组的构造器引用： ```java import java.util.Arrays;

/ 数组的构造器引用 / public class Demo { / 定义一个方法 方法的参数传递创建数组的长度和ArrayBuilder接口 方法内部根据传递的长度使用ArrayBuilder中的方法创建数组并返回 / public static int[] createArray(int length, ArrayBuilder ab){ return ab.builderArray(length); }

  1. public static void main(String[] args) {
  2.     //调用createArray方法,传递数组的长度和Lambda表达式
  3.     int[] arr1 = createArray(10,(len)->{
  4.         //根据数组的长度,创建数组并返回
  5.         return new int[len];
  6.     });
  7.     System.out.println(arr1.length);//10
  9.     /*
  10.         使用方法引用优化Lambda表达式
  11.         已知创建的就是int[]数组
  12.         数组的长度也是已知的
  13.         就可以使用方法引用
  14.         int[]引用new,根据参数传递的长度来创建数组
  15.      */
  16.     int[] arr2 =createArray(10,int[]::new);
  17.     System.out.println(Arrays.toString(arr2));
  18.     System.out.println(arr2.length);//10
  19. }

} ``` 在这个例子中，下面两种写法是等效的：

  • Lambda表达式：length -> new int[length]
  • 方法引用：int[]::new