第17章 Java8新特性

主要内容

• Lambda表达式
• StreamAPI
• Optional

学习目标

• 能够理解函数式编程相对于面向对象的优点
• 能够掌握Lambda表达式的标准格式
• 能够使用Lambda标准格式
• 能够掌握Lambda表达式的省略格式与规则
• 能够通过Lambda使用自定义的接口（有且仅有一个抽象方法）
• 能够使用@FunctionalInterface注解
• 能够使用Supplier函数式接口
• 能够使用Consumer函数式接口
• 能够使用Function函数式接口
• 能够使用Predicate函数式接口
• 能够使用方法引用和构造器引用
• 能够理解流与集合相比的优点
• 能够理解流的延迟执行特点
• 能够通过集合、映射或数组获取流
• 能够掌握常用的流操作
• 能够使用Optional类包装对象并获取其中包装的对象

第17章 Java8新特性

Java8的新特征有很多，之前我们在学习接口时，学习了接口的静态方法和默认方法，在学习常用类时，学习了新版的日期时间API。今天我们来学习Java8最具革命性的两个新特性：Lambda表达式和StreamAPI。然后带领大家用Optioanl类解决最令人头疼的空指针异常。

17.1 Lambda表达式

17.1.1 函数式编程思想

在数学中，函数就是有输入量、输出量的一套计算方案，也就是“拿什么东西做什么事情”。编程中的函数，也有类似的概念，你调用我的时候，给我实参为形参赋值，然后通过运行方法体，给你返回一个结果。对于调用者来做，关注这个方法具备什么样的功能。相对而言，面向对象过分强调“必须通过对象的形式来做事情”，而函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法——强调做什么，而不是以什么形式做。

• 面向对象的思想:

  • 做一件事情,找一个能解决这个事情的对象,调用对象的方法,完成事情.

• 函数式编程思想:

  • 只要能获取到结果,谁去做的,怎么做的都不重要,重视的是结果,不重视过程

Java8引入了Lambda表达式之后，Java也开始支持函数式编程。

Lambda表达式不是Java最早使用的，很多语言就支持Lambda表达式，例如：C++，C#，Python，Scala等。如果有Python或者Javascript的语言基础，对理解Lambda表达式有很大帮助，可以这么说lambda表达式其实就是实现SAM接口的语法糖，使得Java也算是支持函数式编程的语言。Lambda写的好可以极大的减少代码冗余，同时可读性也好过冗长的匿名内部类。

备注：“语法糖”是指使用更加方便，但是原理不变的代码语法。例如在遍历集合时使用的for-each语法，其实
底层的实现原理仍然是迭代器，这便是“语法糖”。从应用层面来讲，Java中的Lambda可以被当做是匿名内部
类的“语法糖”，但是二者在原理上是不同的。

冗余的匿名内部类

当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过java.lang.Runnable接口来定义任务内容，并使用java.lang.Thread类来启动该线程。代码如下：

public class Demo01Runnable {
    public static void main(String[] args) {
        // 匿名内部类
        Runnable task = new Runnable() {
            @Override
            public void run() { // 覆盖重写抽象方法
                System.out.println("多线程任务执行！");
            }
        };
        new Thread(task).start(); // 启动线程
    }
}

本着“一切皆对象”的思想，这种做法是无可厚非的：首先创建一个Runnable接口的匿名内部类对象来指定任务内容，再将其交给一个线程来启动。

代码分析：

对于Runnable的匿名内部类用法，可以分析出几点内容：

• Thread类需要Runnable接口作为参数，其中的抽象run方法是用来指定线程任务内容的核心；
• 为了指定run的方法体，不得不需要Runnable接口的实现类；
• 为了省去定义一个RunnableImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；
• 必须覆盖重写抽象run方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；
• 而实际上，似乎只有方法体才是关键所在。

编程思想转换

做什么，而不是谁来做，怎么做

我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。我们真正希望做的事情是：将run方法体内的代码传递给Thread类知晓。

传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。那，有没有更加简单的办法？如果我们将关注点从“怎么做”回归到“做什么”的本质上，就会发现只要能够更好地达到目的，过程与形式其实并不重要。

生活举例：

当我们需要从北京到上海时，可以选择高铁、汽车、骑行或是徒步。我们的真正目的是到达上海，而如何才能到达上海的形式并不重要，所以我们一直在探索有没有比高铁更好的方式——搭乘飞机。

而现在这种飞机（甚至是飞船）已经诞生：2014年3月Oracle所发布的Java 8（JDK 1.8）中，加入了Lambda表达式的重量级新特性，为我们打开了新世界的大门。

体验Lambda的更优写法

借助Java 8的全新语法，上述Runnable接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效：

public class Demo02LambdaRunnable {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行！")).start(); // 启动线程
    }
}

这段代码和刚才的执行效果是完全一样的，可以在1.8或更高的编译级别下通过。从代码的语义中可以看出：我们启动了一个线程，而线程任务的内容以一种更加简洁的形式被指定。

不再有“不得不创建接口对象”的束缚，不再有“抽象方法覆盖重写”的负担，就是这么简单！

17.1.2 函数式接口

lambda表达式其实就是实现SAM接口的语法糖，所谓SAM接口就是Single Abstract Method，即该接口中只有一个抽象方法需要实现，当然该接口可以包含其他非抽象方法。

其实只要满足“SAM”特征的接口都可以称为函数式接口，都可以使用Lambda表达式，但是如果要更明确一点，最好在声明接口时，加上@FunctionalInterface。一旦使用该注解来定义接口，编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法，否则将会报错。

之前学过的SAM接口中，标记了@FunctionalInterface的函数式接口的有：Runnable，Comparator，FileFilter。

Java8在java.util.function新增了很多函数式接口：主要分为四大类，消费型、供给型、判断型、功能型。基本可以满足我们的开发需求。当然你也可以定义自己的函数式接口。

1、自定义函数式接口

只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可：

修饰符 interface 接口名称 {
    public abstract 返回值类型 方法名称(可选参数信息);
    // 其他非抽象方法内容
}

接口当中抽象方法的 public abstract 是可以省略的

例如：声明一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以对两个int数字进行计算，并返回结果：

public interface Calculator {
    int calc(int a, int b);
}

在测试类中，声明一个如下方法：

    public static void invokeCalc(int a, int b, Calculator calculator) {
        int result = calculator.calc(a, b);
        System.out.println("结果是：" + result);
    }

下面进行测试：

    public static void main(String[] args) {
        invokeCalc(1, 2, (int a,int b)-> {return a+b;});
        invokeCalc(1, 2, (int a,int b)-> {return a-b;});
        invokeCalc(1, 2, (int a,int b)-> {return a*b;});
        invokeCalc(1, 2, (int a,int b)-> {return a/b;});
        invokeCalc(1, 2, (int a,int b)-> {return a%b;});
        invokeCalc(1, 2, (int a,int b)-> {return a>b?a:b;});
    }

2、消费型接口

消费型接口的抽象方法特点：有形参，但是返回值类型是void

3、供给型接口

这类接口的抽象方法特点：无参，但是无返回值

4、判断型接口

这里接口的抽象方法特点：有参，但是返回值类型是boolean结果。

5、功能型接口

这类接口的抽象方法特点：既有参数又有返回值

17.1.3 Lambda表达式语法

Lambda表达式是用来给【函数式接口】的变量或形参赋值用的。

其实本质上，Lambda表达式是用于实现【函数式接口】的“抽象方法”

Lambda表达式语法格式

(形参列表) -> {Lambda体}

说明：

• (形参列表)它就是你要赋值的函数式接口的抽象方法的(形参列表)，照抄
• {Lambda体}就是实现这个抽象方法的方法体
• ->称为Lambda操作符（减号和大于号中间不能有空格，而且必须是英文状态下半角输入方式）

优化：Lambda表达式可以精简

• 当{Lambda体}中只有一句语句时，可以省略{}和{;}
• 当{Lambda体}中只有一句语句时，并且这个语句还是一个return语句，那么return也可以省略，但是如果{;}没有省略的话，return是不能省略的
• (形参列表)的类型可以省略
• 当(形参列表)的形参个数只有一个，那么可以把数据类型和()一起省略，但是形参名不能省略
• 当(形参列表)是空参时，()不能省略

示例代码：

public class TestLambdaGrammer {
    @Test
    public void test1(){
        //用Lambda表达式给Runnable接口的形参或变量赋值
        /*
         * 确定两件事，才能写好lambda表达式
         * （1）这个接口的抽象方法长什么样：
         *         public void run()
         * （2）这个抽象方法的实现要干什么事
         *         例如：我要打印“hello lambda"
         */
        Runnable r = () -> {System.out.println("hello lambda");};
    }
    @Test
    public void test2(){
        //lambda体省略了{;}
        Runnable r = () -> System.out.println("hello lambda");
    }
    @Test
    public void test3(){
        String[] arr = {"hello","Hello","java","JAVA"};
        //为arr数组排序，但是，想要不区分大小写
        /*
         * public static <T> void sort(T[] a,Comparator<? super T> c)
         * 这里要用Lambda表达式为Comparator类型的形参赋值
         * 
         * 两件事：
         * （1）这个接口的抽象方法：  int compare(T o1, T o2)
         * （2）这个抽象方法要做什么事？
         *         例如：这里要对String类型的元素，不区分大小写的比较大小
         */
//        Arrays.sort(arr, (String o1, String o2) -> {return o1.compareToIgnoreCase(o2);});
        //省略了{return ;}
//        Arrays.sort(arr, (String o1, String o2) ->  o1.compareToIgnoreCase(o2));
        //省略了两个String
        Arrays.sort(arr, (o1, o2) ->  o1.compareToIgnoreCase(o2));
        for (String string : arr) {
            System.out.println(string);
        }
    }
    @Test
    public void test4(){
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("hello");
        list.add("java");
        list.add("world");
        /*
         * JDK1.8给Collection系列的集合，准确的讲是在Iterable接口中，增加了一个默认方法
         *         default void forEach(Consumer<? super T> action) 
         * 这个方法是用来遍历集合等的。代替原来的foreach循环的。
         * 
         * 这个方法的形参是Consumer接口类型，它是函数式接口中消费型接口的代表
         * 我现在调用这个方法，想要用Lambda表达式为Consumer接口类型形参赋值
         * 
         * 两件事：
         * （1）它的抽象方法：  void  accept(T t)
         * （2）抽象方法的实现要完成的事是什么
         *         例如：这里要打印这个t
         */
//        list.forEach((String t) -> {System.out.println(t);});
        //省略{;}
//        list.forEach((String t) -> System.out.println(t));
        //省略String
//        list.forEach((t) -> System.out.println(t));
        //可以省略形参()
        list.forEach(t -> System.out.println(t));
    }
}

17.1.4 Lambda表达式练习

练习1：无参无返回值形式

假如有自定义函数式接口Call如下：

public interface Call {
    void shout();
}

在测试类中声明一个如下方法：

public static void callSomething(Call call){
        call.shout();
    }

在测试类的main方法中调用callSomething方法，并用Lambda表达式为形参call赋值，可以喊出任意你想说的话。

public class TestLambda {
    public static void main(String[] args) {
        callSomething(()->System.out.println("回家吃饭"));
        callSomething(()->System.out.println("我爱你"));
        callSomething(()->System.out.println("滚蛋"));
        callSomething(()->System.out.println("回来"));
    }
    public static void callSomething(Call call){
        call.shout();
    }
}
interface Call {
    void shout();
}

练习2：消费型接口

代码示例：Consumer接口

在JDK1.8中Collection集合接口的父接口Iterable接口中增加了一个默认方法：

public default void forEach(Consumer<? super T> action)遍历Collection集合的每个元素，执行“xxx消费型”操作。

在JDK1.8中Map集合接口中增加了一个默认方法：

public default void forEach(BiConsumer<? super K,? super V> action)遍历Map集合的每对映射关系，执行“xxx消费型”操作。

案例：

（1）创建一个Collection系列的集合，添加你知道的编程语言，调用forEach方法遍历查看

（2）创建一个Map系列的集合，添加一些(key,value)键值对，例如，添加编程语言排名和语言名称，调用forEach方法遍历查看

示例代码：

    @Test
    public void test1(){
        List<String> list = Arrays.asList("java","c","python","c++","VB","C#");
        list.forEach(s -> System.out.println(s));
    }
    @Test
    public void test2(){
        HashMap<Integer,String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "java");
        map.put(2, "c");
        map.put(3, "python");
        map.put(4, "c++");
        map.put(5, "VB");
        map.put(6, "C#");
        map.forEach((k,v) -> System.out.println(k+"->"+v));
    }

练习3：供给型接口

代码示例：Supplier接口

在JDK1.8中增加了StreamAPI，java.util.stream.Stream是一个数据流。这个类型有一个静态方法：

public static <T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)可以创建Stream的对象。而又包含一个forEach方法可以遍历流中的元素：public void forEach(Consumer<? super T> action)。

案例：

现在请调用Stream的generate方法，来产生一个流对象，并调用Math.random()方法来产生数据，为Supplier函数式接口的形参赋值。最后调用forEach方法遍历流中的数据查看结果。

    @Test
    public void test2(){
        Stream.generate(() -> Math.random()).forEach(num -> System.out.println(num));
    }

练习4：功能型接口

代码示例：Funtion接口

在JDK1.8时Map接口增加了很多方法，例如：

public default void replaceAll(BiFunction<? super K,? super V,? extends V> function)按照function指定的操作替换map中的value。

public default void forEach(BiConsumer<? super K,? super V> action)遍历Map集合的每对映射关系，执行“xxx消费型”操作。

案例：

（1）声明一个Employee员工类型，包含编号、姓名、薪资。

（2）添加n个员工对象到一个HashMap集合中，其中员工编号为key，员工对象为value。

（3）调用Map的forEach遍历集合

（4）调用Map的replaceAll方法，将其中薪资低于10000元的，薪资设置为10000。

（5）再次调用Map的forEach遍历集合查看结果

Employee类：

class Employee{
    private int id;
    private String name;
    private double salary;
    public Employee(int id, String name, double salary) {
        super();
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.salary = salary;
    }
    public Employee() {
        super();
    }
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public double getSalary() {
        return salary;
    }
    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Employee [id=" + id + ", name=" + name + ", salary=" + salary + "]";
    }
}

测试类：

import java.util.HashMap;
public class TestLambda {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer,Employee> map = new HashMap<>();
        Employee e1 = new Employee(1, "张三", 8000);
        Employee e2 = new Employee(2, "李四", 9000);
        Employee e3 = new Employee(3, "王五", 10000);
        Employee e4 = new Employee(4, "赵六", 11000);
        Employee e5 = new Employee(5, "钱七", 12000);
        map.put(e1.getId(), e1);
        map.put(e2.getId(), e2);
        map.put(e3.getId(), e3);
        map.put(e4.getId(), e4);
        map.put(e5.getId(), e5);
        map.forEach((k,v) -> System.out.println(k+"="+v));
        System.out.println();
        map.replaceAll((k,v)->{
            if(v.getSalary()<10000){
                v.setSalary(10000);
            }
            return v;
        });
        map.forEach((k,v) -> System.out.println(k+"="+v));
    }
}

练习5：判断型接口

代码示例：Predicate接口

JDK1.8时，Collecton接口增加了一下方法，其中一个如下：

public default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) 用于删除集合中满足filter指定的条件判断的。

public default void forEach(Consumer<? super T> action)遍历Collection集合的每个元素，执行“xxx消费型”操作。

案例：

（1）添加一些字符串到一个Collection集合中

（2）调用forEach遍历集合

（3）调用removeIf方法，删除其中字符串的长度<5的

（4）再次调用forEach遍历集合

import java.util.ArrayList;
public class TestLambda {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("hello");
        list.add("java");
        list.add("atguigu");
        list.add("ok");
        list.add("yes");
        list.forEach(str->System.out.println(str));
        System.out.println();
        list.removeIf(str->str.length()<5);
        list.forEach(str->System.out.println(str));
    }
}

练习6：判断型接口

案例：

（1）声明一个Employee员工类型，包含编号、姓名、性别，年龄，薪资。

（2）声明一个EmployeeSerice员工管理类，包含一个ArrayList集合的属性all，在EmployeeSerice的构造器中，创建一些员工对象，为all集合初始化。

（3）在EmployeeSerice员工管理类中，声明一个方法：ArrayList get(Predicate p)，即将满足p指定的条件的员工，添加到一个新的ArrayList 集合中返回。

（4）在测试类中创建EmployeeSerice员工管理类的对象，并调用get方法，分别获取：

• 所有员工对象
• 所有年龄超过35的员工
• 所有薪资高于15000的女员工
• 所有编号是偶数的员工
• 名字是“张三”的员工
• 年龄超过25，薪资低于10000的男员工

示例代码：

Employee类：

public class Employee{
    private int id;
    private String name;
    private char gender;
    private int age;
    private double salary;
    public Employee(int id, String name, char gender, int age, double salary) {
        super();
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.gender = gender;
        this.age = age;
        this.salary = salary;
    }
    public Employee() {
        super();
    }
    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public double getSalary() {
        return salary;
    }
    public void setSalary(double salary) {
        this.salary = salary;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Employee [id=" + id + ", name=" + name + ", gender=" + gender + ", age=" + age + ", salary=" + salary
                + "]";
    }
}

员工管理类：

class EmployeeService{
    private ArrayList<Employee> all;
    public EmployeeService(){
        all = new ArrayList<Employee>();
        all.add(new Employee(1, "张三", '男', 33, 8000));
        all.add(new Employee(2, "翠花", '女', 23, 18000));
        all.add(new Employee(3, "无能", '男', 46, 8000));
        all.add(new Employee(4, "李四", '女', 23, 9000));
        all.add(new Employee(5, "老王", '男', 23, 15000));
        all.add(new Employee(6, "大嘴", '男', 23, 11000));
    }
    public ArrayList<Employee> get(Predicate<Employee> p){
        ArrayList<Employee> result = new ArrayList<Employee>();
        for (Employee emp : all) {
            if(p.test(emp)){
                result.add(emp);
            }
        }
        return result;
    }
}

测试类：

public class TestLambda {
    public static void main(String[] args) {
        EmployeeService es = new EmployeeService();
        es.get(e -> true).forEach(e->System.out.println(e));
        System.out.println();
        es.get(e -> e.getAge()>35).forEach(e->System.out.println(e));
        System.out.println();
        es.get(e -> e.getSalary()>15000 && e.getGender()=='女').forEach(e->System.out.println(e));
        System.out.println();
        es.get(e -> e.getId()%2==0).forEach(e->System.out.println(e));
        System.out.println();
        es.get(e -> "张三".equals(e.getName())).forEach(e->System.out.println(e));
        System.out.println();
        es.get(e -> e.getAge()>25 && e.getSalary()<10000 && e.getGender()=='男').forEach(e->System.out.println(e));
    }
}

17.1.3 方法引用与构造器引用

Lambda表达式是可以简化函数式接口的变量与形参赋值的语法。而方法引用和构造器引用是为了简化Lambda表达式的。当Lambda表达式满足一些特殊的情况时，还可以再简化：

（1）Lambda体只有一句语句，并且是通过调用一个对象的/类现有的方法来完成的

例如：System.out对象，调用println()方法来完成Lambda体

      Math类，调用random()静态方法来完成Lambda体

（2）并且Lambda表达式的形参正好是给该方法的实参

例如：t->System.out.println(t)

    () -> Math.random() 都是无参

方法引用

方法引用的语法格式：

（1）实例对象名::实例方法

（2）类名::静态方法

（3）类名::实例方法

说明：

• ::称为方法引用操作符（两个:中间不能有空格，而且必须英文状态下半角输入）
• Lambda表达式的形参列表，全部在Lambda体中使用上了，要么是作为调用方法的对象，要么是作为方法的实参。
• 在整个Lambda体中没有额外的数据。

    @Test
    public void test4(){
//        Runnable r = () -> System.out.println("hello lambda");
        Runnable r = System.out::println;//打印空行
        //不能简化方法引用，因为"hello lambda"这个无法省略
    }
    @Test
    public void test3(){
        String[] arr = {"Hello","java","chai"};
//        Arrays.sort(arr, (s1,s2) -> s1.compareToIgnoreCase(s2));
        //用方法引用简化
        /*
         * Lambda表达式的形参，第一个（例如：s1），正好是调用方法的对象，剩下的形参(例如:s2)正好是给这个方法的实参
         */
        Arrays.sort(arr, String::compareToIgnoreCase);
    }
    @Test
    public void test2(){
//        Stream<Double> stream = Stream.generate(() -> Math.random());
        //用方法引用简化
        Stream<Double> stream = Stream.generate(Math::random);
    }
    @Test
    public void test1(){
        List<Integer> list = Arrays.asList(1,3,4,8,9);
        //list.forEach(t -> System.out.println(t));
        //用方法再简化
        list.forEach(System.out::println);
    }

构造器引用

（1）当Lambda表达式是创建一个对象，并且满足Lambda表达式形参，正好是给创建这个对象的构造器的实参列表。

（2） 当Lambda表达式是创建一个数组对象，并且满足Lambda表达式形参，正好是给创建这个数组对象的长度

构造器引用的语法格式：

• 类名::new
• 数组类型名::new

示例代码：

public class TestMethodReference {
    @Test
    public void teset04() {
        Stream<Integer> stream = Stream.of(1,2,3);
        Stream<int[]> map = stream.map(int[]::new);
    }
    //这个方法是模仿HashMap中，把你指定的数组的长度纠正为2的n次方的代码
    //createArray()的作用是，创建一个长度为2的n次方的数组
    public <R> R[] createArray(Function<Integer,R[]> fun,int length){
        int n = length - 1;
        n |= n >>> 1;
        n |= n >>> 2;
        n |= n >>> 4;
        n |= n >>> 8;
        n |= n >>> 16;
        length = n < 0 ? 1 : n + 1;
        return fun.apply(length);
    }
    @Test
    public void test3(){
        /*
         * Function是一个函数式接口，可以用Lambda表达式赋值
         * Function<T,R>的抽象方法   R apply(T t)
         * 
         * createArray这个方法中用的是Function<Integer,R[]> fun。说明T类型已经指定为Integer
         * 说明
         */
//        Function<Integer,String[]> f = (Integer len) -> new String[len];
        //因为Lambda体是在创建一个数组对象完成的，而且Lambda表达式的形参正好是创建数组用的长度
        //通过构造器引用省略
        Function<Integer,String[]> f = String[]::new;
        String[] array = createArray(f, 10);
        System.out.println(array.length);//16
    }
    @Test
    public void teset02() {
        Stream<String> stream = Stream.of("1.0","2.3","4.4");
//        Stream<BigDecimal> stream2 = stream.map(num -> new BigDecimal(num));
        Stream<BigDecimal> stream2 = stream.map(BigDecimal::new);
    }
    @Test
    public void test1(){
//        Supplier<String> s = () -> new String();//通过供给型接口，提供一个空字符串对象
        //构造器引用
        Supplier<String> s = String::new;//通过供给型接口，提供一个空字符串对象
    }
}

17.2 StreamAPI

Java8中有两大最为重要的改变。第一个是 Lambda 表达式；另外一个则是 Stream API。

Stream API ( java.util.stream) 把真正的函数式编程风格引入到Java中。这是目前为止对Java类库最好的补充，因为Stream API可以极大提高Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。 使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。也可以使用 Stream API 来并行执行操作。简言之，Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

Stream是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）所生成的元素序列。“集合讲的是数据，负责存储数据，Stream流讲的是计算，负责处理数据！”

注意：

①Stream 自己不会存储元素。

②Stream 不会改变源对象。每次处理都会返回一个持有结果的新Stream。

③Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。

Stream 的操作三个步骤：

1- 创建 Stream：通过一个数据源（如：集合、数组），获取一个流

2- 中间操作：中间操作是个操作链，对数据源的数据进行n次处理，但是在终结操作前，并不会真正执行。

3- 终止操作：一旦执行终止操作，就执行中间操作链，最终产生结果并结束Stream。

17.2.1 创建Stream

1、创建 Stream方式一：通过集合

Java8 中的 Collection 接口被扩展，提供了两个获取流的方法：

• public default Stream stream() : 返回一个顺序流

• public default Stream parallelStream() : 返回一个并行流

2、创建 Stream方式二：通过数组

Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流：

• public static Stream stream(T[] array): 返回一个流

重载形式，能够处理对应基本类型的数组：

• public static IntStream stream(int[] array)：返回一个整型数据流
• public static LongStream stream(long[] array)：返回一个长整型数据流
• public static DoubleStream stream(double[] array)：返回一个浮点型数据流

3、创建 Stream方式三：通过Stream的of()

可以调用Stream类静态方法 of(), 通过显示值创建一个流。它可以接收任意数量的参数。

• public static Stream of(T… values) : 返回一个顺序流

4、创建 Stream方式四：创建无限流

可以使用静态方法 Stream.iterate() 和 Stream.generate(), 创建无限流。

• public static Stream iterate(final T seed, final UnaryOperator f):返回一个无限流
• public static Stream generate(Supplier s) ：返回一个无限流

package com.atguigu.test06;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.IntStream;
import java.util.stream.Stream;
import org.junit.Test;
public class Test07StreamCreate {
    @Test
    public void test06(){
        /*
         * Stream<T> iterate(T seed, UnaryOperator<T> f)  
         * UnaryOperator接口，SAM接口，抽象方法：
         * 
         * UnaryOperator<T> extends Function<T,T>
         *         T apply(T t)
         */
        Stream<Integer> stream = Stream.iterate(1, num -> num+=2);
//        stream = stream.limit(10);
        stream.forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test05(){
        Stream<Double> stream = Stream.generate(Math::random);
        stream.forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test04(){
        Stream<Integer> stream = Stream.of(1,2,3,4,5);
        stream.forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test03(){
        String[] arr = {"hello","world"};
        Stream<String> stream = Arrays.stream(arr);
    }
    @Test
    public void test02(){
        int[] arr = {1,2,3,4,5};
        IntStream stream = Arrays.stream(arr);
    }
    @Test
    public void test01(){
        List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
        //JDK1.8中，Collection系列集合增加了方法
        Stream<Integer> stream = list.stream();
    }
}

17.2.2 中间操作

多个中间操作可以连接起来形成一个流水线，除非流水线上触发终止操作，否则中间操作不会执行任何的处理！而在终止操作时一次性全部处理，称为“惰性求值”。

package com.atguigu.test06;
import java.util.Arrays;
import java.util.stream.Stream;
import org.junit.Test;
public class Test08StreamMiddle {
    @Test
    public void test12(){
        String[] arr = {"hello","world","java"};
        Arrays.stream(arr)
            .flatMap(t -> Stream.of(t.split("|")))//Function<T,R>接口抽象方法 R apply(T t)  现在的R是一个Stream
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test11(){
        String[] arr = {"hello","world","java"};
        Arrays.stream(arr)
            .map(t->t.toUpperCase())
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test10(){
        Stream.of(1,2,3,4,5)
            .map(t -> t+=1)//Function<T,R>接口抽象方法 R apply(T t)
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test09(){
        //希望能够找出前三个最大值，前三名最大的，不重复
        Stream.of(11,2,39,4,54,6,2,22,3,3,4,54,54)
            .distinct()
            .sorted((t1,t2) -> -Integer.compare(t1, t2))//Comparator接口  int compare(T t1, T t2)
            .limit(3)
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test08(){
        long count = Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
            .distinct()
            .peek(System.out::println)  //Consumer接口的抽象方法  void accept(T t)
            .count();
        System.out.println("count="+count);
    }
    @Test
    public void test07(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
            .skip(5)
            .distinct()
            .filter(t -> t%3==0)
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test06(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
            .skip(5)
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test05(){
        Stream.of(1,2,2,3,3,4,4,5,2,3,4,5,6,7)
            .distinct()  //(1,2,3,4,5,6,7)
            .filter(t -> t%2!=0) //(1,3,5,7)
            .limit(3)
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test04(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
            .limit(3)
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test03(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6,2,2,3,3,4,4,5)
            .distinct()
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test02(){
        Stream.of(1,2,3,4,5,6)
            .filter(t -> t%2==0)
            .forEach(System.out::println);
    }
    @Test
    public void test01(){
        //1、创建Stream
        Stream<Integer> stream = Stream.of(1,2,3,4,5,6);
        //2、加工处理
        //过滤：filter(Predicate p)
        //把里面的偶数拿出来
        /*
         * filter(Predicate p)
         * Predicate是函数式接口，抽象方法：boolean test(T t)
         */
        stream = stream.filter(t -> t%2==0);
        //3、终结操作：例如：遍历
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

17.2.3 终结操作

终端操作会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值，例如：List、Integer，甚至是 void。流进行了终止操作后，不能再次使用。

Collector 接口中方法的实现决定了如何对流执行收集的操作(如收集到 List、Set、Map)。另外， Collectors 实用类提供了很多静态方法，可以方便地创建常见收集器实例。

package com.atguigu.test06;
import java.util.List;
import java.util.Optional;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;
import org.junit.Test;
public class Test09StreamEnding {
    @Test
    public void test14(){
        List<Integer> list = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
                .filter(t -> t%2==0)
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(list);
    }
    @Test
    public void test13(){
        Optional<Integer> max = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
             .reduce((t1,t2) -> t1>t2?t1:t2);//BinaryOperator接口   T apply(T t1, T t2)
        System.out.println(max);
    }
    @Test
    public void test12(){
        Integer reduce = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
             .reduce(0, (t1,t2) -> t1+t2);//BinaryOperator接口   T apply(T t1, T t2)
        System.out.println(reduce);
    }
    @Test
    public void test11(){
        Optional<Integer> max = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
                .max((t1,t2) -> Integer.compare(t1, t2));
        System.out.println(max);
    }
    @Test
    public void test10(){
        Optional<Integer> opt = Stream.of(1,2,4,5,7,8)
                .filter(t -> t%3==0)
                .findFirst();
        System.out.println(opt);
    }
    @Test
    public void test09(){
        Optional<Integer> opt = Stream.of(1,2,3,4,5,7,9)
                .filter(t -> t%3==0)
                .findFirst();
        System.out.println(opt);
    }
    @Test
    public void test08(){
        Optional<Integer> opt = Stream.of(1,3,5,7,9).findFirst();
        System.out.println(opt);
    }
    @Test
    public void test04(){
        boolean result = Stream.of(1,3,5,7,9)
            .anyMatch(t -> t%2==0);
        System.out.println(result);
    }
    @Test
    public void test03(){
        boolean result = Stream.of(1,3,5,7,9)
            .allMatch(t -> t%2!=0);
        System.out.println(result);
    }
    @Test
    public void test02(){
        long count = Stream.of(1,2,3,4,5)
                .count();
        System.out.println("count = " + count);
    }
    @Test
    public void test01(){
        Stream.of(1,2,3,4,5)
                .forEach(System.out::println);
    }
}

17.2.4 练习

案例：

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。

Person 类的代码为：

public class Person {
    private String name;
    public Person() {}
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }    
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "'}";
    }
}

两个队伍（集合）的代码如下：

public static void main(String[] args) {
       //第一支队伍
        ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
        one.add("迪丽热巴");
        one.add("宋远桥");
        one.add("苏星河");
        one.add("石破天");
        one.add("石中玉");
        one.add("老子");
        one.add("庄子");
        one.add("洪七公");
        //第二支队伍
        ArrayList<String> two = new ArrayList<>();
        two.add("古力娜扎");
        two.add("张无忌");
        two.add("赵丽颖");
        two.add("张三丰");
        two.add("尼古拉斯赵四");
        two.add("张天爱");
        two.add("张二狗");
        // ....编写代码完成题目要求 
    }

参考答案：

public static void main(String[] args) {
       //第一支队伍
        ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
        one.add("迪丽热巴");
        one.add("宋远桥");
        one.add("苏星河");
        one.add("石破天");
        one.add("石中玉");
        one.add("老子");
        one.add("庄子");
        one.add("洪七公");
        //第二支队伍
        ArrayList<String> two = new ArrayList<>();
        two.add("古力娜扎");
        two.add("张无忌");
        two.add("赵丽颖");
        two.add("张三丰");
        two.add("尼古拉斯赵四");
        two.add("张天爱");
        two.add("张二狗");
        // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
        // 第一个队伍筛选之后只要前3个人；
        Stream<String> streamOne = one.stream().filter(s ‐> s.length() == 3).limit(3);
        // 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
        // 第二个队伍筛选之后不要前2个人；
        Stream<String> streamTwo = two.stream().filter(s ‐> s.startsWith("张")).skip(2);
        // 将两个队伍合并为一个队伍；
        // 根据姓名创建Person对象；
        // 打印整个队伍的Person对象信息。
        Stream.concat(streamOne, streamTwo).map(Person::new).forEach(System.out::println);
}

17.3 Optional类

到目前为止，臭名昭著的空指针异常是导致Java应用程序失败的最常见原因。以前，为了解决空指针异常，Google公司著名的Guava项目引入了Optional类，Guava通过使用检查空值的方式来防止代码污染，它鼓励程序员写更干净的代码。受到Google Guava的启发，Optional类已经成为Java 8类库的一部分。

Optional实际上是个容器：它可以保存类型T的值，或者仅仅保存null。Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。

17.3.1 API

1、如何创建Optional对象？或者说如何用Optional来装值对象或null值

（1）static Optional empty() ：用来创建一个空的Optional

（2）static Optional of(T value) ：用来创建一个非空的Optional

（3）static Optional ofNullable(T value) ：用来创建一个可能是空，也可能非空的Optional

2、如何从Optional容器中取出所包装的对象呢？

（1）T get() ：要求Optional容器必须非空

T get()与of(T value)使用是安全的

（2）T orElse(T other) ：

orElse(T other) 与ofNullable(T value)配合使用，

如果Optional容器中非空，就返回所包装值，如果为空，就用orElse(T other)other指定的默认值（备胎）代替

（3）T orElseGet(Supplier<? extends T> other) ：

如果Optional容器中非空，就返回所包装值，如果为空，就用Supplier接口的Lambda表达式提供的值代替

（4） T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier)

如果Optional容器中非空，就返回所包装值，如果为空，就抛出你指定的异常类型代替原来的NoSuchElementException

3、其他方法

（1）boolean isPresent() ：判断Optional容器中的值是否存在

（2）void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) ：

判断Optional容器中的值是否存在，如果存在，就对它进行Consumer指定的操作，如果不存在就不做

（3） Optional map(Function<? super T,? extends U> mapper)

判断Optional容器中的值是否存在，如果存在，就对它进行Function接口指定的操作，如果不存在就不做

package com.atguigu.test07;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Optional;
import org.junit.Test;
public class TestOptional {
    @Test
    public void test9(){
        String str = "Hello";
        Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);
        //判断是否是纯字母单词，如果是，转为大写，否则保持不变
        String result = opt.filter(s->s.matches("[a-zA-Z]+")).
                map(s -> s.toLowerCase()).
                orElse(str);
        System.out.println(result);
    }
    @Test
    public void test8(){
        String str = null;
        Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);
        String string = opt.orElseThrow(()->new RuntimeException("值不存在"));
        System.out.println(string);
    }
    @Test
    public void test7(){
        String str = null;
        Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);
        String string = opt.orElseGet(String::new);
        System.out.println(string);
    }
    @Test
    public void test6(){
        String str = "hello";
        Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);
        String string = opt.orElse("atguigu");
        System.out.println(string);
    }
    @Test
    public void test5(){
        String str = null;
        Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);
//        System.out.println(opt.get());//java.util.NoSuchElementException: No value present
    }
    @Test
    public void test4(){
        String str = "hello";
        Optional<String> opt = Optional.of(str);
        String string = opt.get();
        System.out.println(string);
    }
    @Test
    public void test3(){
        String str = null;
        Optional<String> opt = Optional.ofNullable(str);
        System.out.println(opt);
    }
    @Test
    public void test2(){
        String str = "hello";
        Optional<String> opt = Optional.of(str);
        System.out.println(opt);
    }
}

17.3.2 练习

练习1

案例：

（1）声明一个Girl类型，包含姓名（String）属性

（2）声明一个Boy类型，包含姓名（String），女朋友（Girl）属性

（3）在测试类中，创建一个Boy对象，并

如果他有女朋友，显示他女朋友名称；

如果他没有女朋友，他的女朋友默认为“嫦娥”，即只能欣赏“嫦娥”了

class Girl{
    private String name;
    public Girl(String name) {
        super();
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Girl [name=" + name + "]";
    }
}
class Boy{
    private String name;
    private Girl girlFriend;
    public Boy(String name, Girl girlFriend) {
        super();
        this.name = name;
        this.girlFriend = girlFriend;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public Girl getGirlFriend() {
        return girlFriend;
    }
    public void setGirlFriend(Girl girlFriend) {
        this.girlFriend = girlFriend;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Boy [name=" + name + ", girlFriend=" + girlFriend + "]";
    }
}