Java8 Stream

Java 8 API添加了一个新的抽象称为流Stream，可以让你以一种声明的方式处理数据。
Stream 使用一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。
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。
这种风格将要处理的元素集合看作一种流， 流在管道中传输， 并且可以在管道的节点上进行处理， 比如筛选， 排序，聚合等。
元素流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作(terminal operation)得到前面处理的结果。

  1. +--------------------+       +------+     +------+     +---+     +-------+
  2. | stream of elements +-----> |filter+ --> |sorted +--> |map +--> |collect|
  3. +--------------------+       +------+     +------+     +---+     +-------+

以上的流程转换为 Java 代码为：

  1. List<Integer> transactionsIds = widgets.stream()
  2.     .filter(b -> b.getColor() == RED)
  3.     .sorted((x, y) -> x.getWeight() - y.getWeight())
  4.     .mapToInt(Widget::getWeight)
  5.     .sum();

什么是 Stream？

Stream（流）是一个来自数据源的元素队列并支持聚合操作

  • 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，I/O channel， 产生器generator 等。
  • 聚合操作 类似SQL语句一样的操作， 比如filter, map, reduce, find, match, sorted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（fluent style）。 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For-Each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， 通过访问者模式(Visitor)实现。

生成流

在 Java 8 中, 集合接口有两个方法来生成流：

  • stream() − 为集合创建串行流。
  • parallelStream() − 为集合创建并行流。
    1. List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
    2. List<String> filtered = strings.stream()
    3.   .filter(string -> !string.isEmpty())
    4.   .collect(Collectors.toList());

统计

另外，一些产生统计结果的收集器也非常有用。它们主要用于int、double、long等基本类型上，它们可以用来产生类似如下的统计结果。

  1. List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
  3. IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
  5. System.out.println("列表中最大的数 : " + stats.getMax());
  6. System.out.println("列表中最小的数 : " + stats.getMin());
  7. System.out.println("所有数之和 : " + stats.getSum());
  8. System.out.println("平均数 : " + stats.getAverage());

Stream完整实例

  1. import java.util.ArrayList;
  2. import java.util.Arrays;
  3. import java.util.IntSummaryStatistics;
  4. import java.util.List;
  5. import java.util.Random;
  6. import java.util.stream.Collectors;
  7. import java.util.Map;
  9. public class Java8Tester {
  10.   public static void main(String args[]){
  11.     System.out.println("使用 Java 7: ");
  13.     // 计算空字符串
  14.     List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
  15.     System.out.println("列表: " +strings);
  16.     long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);
  18.     System.out.println("空字符数量为: " + count);
  19.     count = getCountLength3UsingJava7(strings);
  21.     System.out.println("字符串长度为 3 的数量为: " + count);
  23.     // 删除空字符串
  24.     List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
  25.     System.out.println("筛选后的列表: " + filtered);
  27.     // 删除空字符串，并使用逗号把它们合并起来
  28.     String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings,", ");
  29.     System.out.println("合并字符串: " + mergedString);
  30.     List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
  32.     // 获取列表元素平方数
  33.     List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
  34.     System.out.println("平方数列表: " + squaresList);
  35.     List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);
  37.     System.out.println("列表: " +integers);
  38.     System.out.println("列表中最大的数 : " + getMax(integers));
  39.     System.out.println("列表中最小的数 : " + getMin(integers));
  40.     System.out.println("所有数之和 : " + getSum(integers));
  41.     System.out.println("平均数 : " + getAverage(integers));
  42.     System.out.println("随机数: ");
  44.     // 输出10个随机数
  45.     Random random = new Random();
  47.     for(int i=0; i < 10; i++){
  48.       System.out.println(random.nextInt());
  49.     }
  51.     System.out.println("使用 Java 8: ");
  52.     System.out.println("列表: " +strings);
  54.     count = strings.stream().filter(string->string.isEmpty()).count();
  55.     System.out.println("空字符串数量为: " + count);
  57.     count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
  58.     System.out.println("字符串长度为 3 的数量为: " + count);
  60.     filtered = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
  61.     System.out.println("筛选后的列表: " + filtered);
  63.     mergedString = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
  64.     System.out.println("合并字符串: " + mergedString);
  66.     squaresList = numbers.stream().map( i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
  67.     System.out.println("Squares List: " + squaresList);
  68.     System.out.println("列表: " +integers);
  70.     IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();
  72.     System.out.println("列表中最大的数 : " + stats.getMax());
  73.     System.out.println("列表中最小的数 : " + stats.getMin());
  74.     System.out.println("所有数之和 : " + stats.getSum());
  75.     System.out.println("平均数 : " + stats.getAverage());
  76.     System.out.println("随机数: ");
  78.     random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
  80.     // 并行处理
  81.     count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
  82.     System.out.println("空字符串的数量为: " + count);
  83.   }
  85.   private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings){
  86.     int count = 0;
  88.     for(String string: strings){
  90.       if(string.isEmpty()){
  91.         count++;
  92.       }
  93.     }
  94.     return count;
  95.   }
  97.   private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings){
  98.     int count = 0;
  100.     for(String string: strings){
  102.       if(string.length() == 3){
  103.         count++;
  104.       }
  105.     }
  106.     return count;
  107.   }
  109.   private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings){
  110.     List<String> filteredList = new ArrayList<String>();
  112.     for(String string: strings){
  114.       if(!string.isEmpty()){
  115.         filteredList.add(string);
  116.       }
  117.     }
  118.     return filteredList;
  119.   }
  121.   private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings, String separator){
  122.     StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
  124.     for(String string: strings){
  126.       if(!string.isEmpty()){
  127.         stringBuilder.append(string);
  128.         stringBuilder.append(separator);
  129.       }
  130.     }
  131.     String mergedString = stringBuilder.toString();
  132.     return mergedString.substring(0, mergedString.length()-2);
  133.   }
  135.   private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers){
  136.     List<Integer> squaresList = new ArrayList<Integer>();
  138.     for(Integer number: numbers){
  139.       Integer square = new Integer(number.intValue() * number.intValue());
  141.       if(!squaresList.contains(square)){
  142.         squaresList.add(square);
  143.       }
  144.     }
  145.     return squaresList;
  146.   }
  148.   private static int getMax(List<Integer> numbers){
  149.     int max = numbers.get(0);
  151.     for(int i=1;i < numbers.size();i++){
  153.       Integer number = numbers.get(i);
  155.       if(number.intValue() > max){
  156.         max = number.intValue();
  157.       }
  158.     }
  159.     return max;
  160.   }
  162.   private static int getMin(List<Integer> numbers){
  163.     int min = numbers.get(0);
  165.     for(int i=1;i < numbers.size();i++){
  166.       Integer number = numbers.get(i);
  168.       if(number.intValue() < min){
  169.         min = number.intValue();
  170.       }
  171.     }
  172.     return min;
  173.   }
  175.   private static int getSum(List numbers){
  176.     int sum = (int)(numbers.get(0));
  178.     for(int i=1;i < numbers.size();i++){
  179.       sum += (int)numbers.get(i);
  180.     }
  181.     return sum;
  182.   }
  184.   private static int getAverage(List<Integer> numbers){
  185.     return getSum(numbers) / numbers.size();
  186.   }
  187. }

执行以上脚本，输出结果为：

  1. 使用 Java 7: 
  2. 列表: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
  3. 空字符数量为: 2
  4. 字符串长度为 3 的数量为: 3
  5. 筛选后的列表: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
  6. 合并字符串: abc, bc, efg, abcd, jkl
  7. 平方数列表: [9, 4, 49, 25]
  8. 列表: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
  9. 列表中最大的数 : 19
  10. 列表中最小的数 : 1
  11. 所有数之和 : 85
  12. 平均数 : 9
  13. 随机数: 
  14. -393170844
  15. -963842252
  16. 447036679
  17. -1043163142
  18. -881079698
  19. 221586850
  20. -1101570113
  21. 576190039
  22. -1045184578
  23. 1647841045
  24. 使用 Java 8: 
  25. 列表: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
  26. 空字符串数量为: 2
  27. 字符串长度为 3 的数量为: 3
  28. 筛选后的列表: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
  29. 合并字符串: abc, bc, efg, abcd, jkl
  30. Squares List: [9, 4, 49, 25]
  31. 列表: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
  32. 列表中最大的数 : 19
  33. 列表中最小的数 : 1
  34. 所有数之和 : 85
  35. 平均数 : 9.444444444444445
  36. 随机数: 
  37. -1743813696
  38. -1301974944
  39. -1299484995
  40. -779981186
  41. 136544902
  42. 555792023
  43. 1243315896
  44. 1264920849
  45. 1472077135
  46. 1706423674
  47. 空字符串的数量为: 2

示例2

  1. import java.util.List;
  2. import java.util.Arrays;
  3. import java.util.Map;
  4. import java.util.HashMap;
  5. import java.util.stream.Collectors;
  6. class Main {
  7.     public static void main(String[] args) {
  8.         // 测试降序排序后输出平方
  9.         testSortAndSquare();
  10.         System.out.println("========***========");
  11.         // 测试输出索引::结果值
  12.         testIndexWithValue();
  13.     }
  15.     private static void testSortAndSquare() {
  16.         List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
  17.         // 获取对应的平方数
  18.         List<Integer> squaresList = numbers.stream()
  19.             .map(i -> i * i)
  20.             .sorted((x, y) -> y - x)
  21.             .collect(Collectors.toList());
  23.         squaresList.forEach(System.out::println);
  24.     }
  26.     private static void testIndexWithValue() {
  27.         List<String> strList = Arrays.asList("a", "ba", "bb", "abc", "cbb", "bba", "cab");
  28.         Map<Integer, String> strMap;
  30.         strMap = strList.stream()
  31.             .collect(Collectors.toMap(strList::indexOf, str -> str));
  33.         strMap.forEach((key, value) -> System.out.println(key + "::" + value));
  34.     }
  35. }

执行以上程序结果为：

  1. 49
  2. 25
  3. 9
  4. 9
  5. 9
  6. 4
  7. 4
  8. ========***========
  9. 0::a
  10. 1::ba
  11. 2::bb
  12. 3::abc
  13. 4::cbb
  14. 5::bba
  15. 6::cab