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Java 8 Streams详解


 

 
 
阅读目录
 
什么是Stream
使用Stream的好处
Stream的特征
如何得到Stream对象
Stream的操作类型
Stream使用示例
参考资料
什么是Stream
 
首先要说的是,不要被它的名称骗了,这里的Stream跟JAVA I/O中的InputStream和OutputStream是两个不同的概念。Java 8中的Stream其实是函数式编程里Monad的概念,关于Monad,感觉还是比较抽象,不好理解,可以参考这篇文章,个人觉得还是比较好看懂的,简单说,Monad就是一种设计模式,表示将一个运算过程,通过函数拆解成互相连接的多个步骤,有点链式操作的感觉。
 
如下,是一个Stream的例子
 
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import java.util.Arrays;
import java.util.List;
 
public class Snippet
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> myList = Arrays.asList("a1", "a2", "b1", "c2", "c1");
 
        myList
            .stream()
            .filter(s -> s.startsWith("c"))       //过滤以c字母开头
            .map(String::toUpperCase)        //字符变成大写
            .sorted()                                     //排序
            .forEach(System.out::println);    //打印输出
    }
}
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使用Stream的好处
 
对JAVA集合(Collection)对象功能的增强,方便对集合进行各类操作(过滤、求最大值、最小值、统计等);
更加高效,提供串行和并行两种模式,并行模式利用了Java中的fork/join框架技术,能充分利用多核处理器,提高程序并发性;
Stream的特征
 
不是一个数据结构
为lambda表达式设计
不支持索引访问
很方便的作为数组或集合输出
支持惰性访问
并行计算
如何得到Stream对象
 
从 Collection 和数组
Collection.stream()
Collection.parallelStream()
Arrays.stream(T array) or Stream.of()
从 BufferedReader
java.io.BufferedReader.lines()
静态工厂
java.util.stream.IntStream.range()
java.nio.file.Files.walk()
自己创建
java.util.Spliterator
其它
Random.ints()
BitSet.stream()
Pattern.splitAsStream(java.lang.CharSequence)
JarFile.stream()
。。。
Stream的操作类型
 
Stream有两种类型的操作:Intermediate操作和Terminal操作。
 
Intermediate(中间操作)
Stream可以进行多次的Intermediate操作,如前面开头的那个例子,其中filter、map、sorted都是Intermediate操作,注意该操作是惰性化的,当调用到该方法的时候,并没有真正开始Stream的遍历。
 
Terminal(结束操作)
一个Stream只有一个Terminal操作,如前面开头的那个例子,其中forEach就是Terminal操作,Terminal操作是Stream的最后一个操作,这时候才会开始Stream的遍历。
 
Stream使用示例
 
 Stream的创建
使用Stream.of
 
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import java.util.stream.Stream;
 
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));
    }
}
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使用Arrays.stream
 
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import java.util.Arrays;
import java.util.stream.Stream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Stream<Integer> stream = Arrays.stream(new Integer[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9});
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}
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使用Collection.stream() or Collection.parallelStream()
 
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import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Integer> list = 
            new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }));
        
        Stream<Integer> stream = list.stream();    //or list.parallelStream();
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}
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使用IntStream.range
 
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import java.util.stream.IntStream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        IntStream stream = IntStream.range(1, 9);
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}
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使用Random.ints()
 
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import java.util.Random;
import java.util.stream.IntStream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        IntStream stream = new Random().ints(1, 10);
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}
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使用Stream.generate()
 
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import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.stream.Stream;
 
public class StreamBuilders
{
    static int i = 0;
    public static void main(String[] args)
    {
        Stream<Integer> stream = Stream.generate(() -> {
            try
            {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
            return i++;
        });
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}
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其它还有很多,这里暂不一一列出。
 
Stream类型转集合/数组类型
使用stream.collect(Collectors.toList())
 
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import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Integer> list = 
            new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }));
        
        Stream<Integer> stream = list.stream();
        
        List<Integer> evenNumbersList = stream.filter(i -> i % 2 == 0).collect(Collectors.toList());
        
        System.out.print(evenNumbersList);
    }
}
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使用stream.toArray(EntryType[]::new)
 
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import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Integer> list = 
            new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }));
        
        Stream<Integer> stream = list.stream();
        
        Integer[] evenNumbersArr = stream.filter(i -> i % 2 == 0).toArray(Integer[]::new);
        
        System.out.print(Arrays.asList(evenNumbersArr));
    }
}
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其它转为set,map的类似,不一一列出。
 
Stream核心操作方法
 Intermediate(中间操作),这里只列出常见的几个
 
filter方法,过滤元素
 
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import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(new String[]{ 
                    "Amitabh", "Shekhar", "Aman", "Rahul", 
                    "Shahrukh", "Salman", "Yana", "Lokesh"}));
        
        Stream<String> stream = list.stream();
        
        stream.filter((s) -> s.startsWith("A")).forEach(System.out::println);
    }
}
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map方法,修改元素
 
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import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(new String[]{ 
                    "Amitabh", "Shekhar", "Aman", "Rahul", 
                    "Shahrukh", "Salman", "Yana", "Lokesh"}));
        
        Stream<String> stream = list.stream();
        
        stream.filter((s) -> s.startsWith("A")).map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);
    }
}
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sorted方法,排序,可以传入自定义排序接口Comparator,
 
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import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(new String[]{ 
                    "Amitabh", "Shekhar", "Aman", "Rahul", 
                    "Shahrukh", "Salman", "Yana", "Lokesh"}));
        
        Stream<String> stream = list.stream();
        
        stream.sorted().map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);
    }
}
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Terminal(结束操作),这里只列出常见的几个
 
这里的例与前面的类似,就不写出全部代码了,列出重要部分。
 
forEach方法,迭代元素,并执行相关操作
 
       stream.sorted().map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);
collect方法,从Stream中得到集合
 
        List<String> memNamesInUppercase = stream.sorted().map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList());
 
        System.out.print(memNamesInUppercase);
Match方法,匹配判断Stream中的元素是否符合指定规则
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        boolean matchedResult = list.stream().anyMatch((s) -> s.startsWith("A"));
 
        System.out.println(matchedResult);
 
        matchedResult = list.stream().allMatch((s) -> s.startsWith("A"));
 
        System.out.println(matchedResult);
 
        matchedResult = list.stream().noneMatch((s) -> s.startsWith("A"));
 
        System.out.println(matchedResult);
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count方法,计数
 
        long totalMatched = list.stream().filter((s) -> s.startsWith("A")).count();
 
        System.out.println(totalMatched);
reduce方法,元素组合操作,常用于字符串拼接、数值的 sum、min、max、average
 
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import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Optional;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(new String[]{ 
                    "Amitabh", "Shekhar", "Aman", "Rahul", 
                    "Shahrukh", "Salman", "Yana", "Lokesh"}));
        
        Optional<String> reduced = list.stream().reduce((s1, s2) -> s1 + "#" + s2);
 
        reduced.ifPresent(System.out::println);
        
        //打印结果:Amitabh#Shekhar#Aman#Rahul#Shahrukh#Salman#Yana#Lokesh
    }
}
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Stream短路操作
所谓的短路操作。指的是如果符合要求的话,就不继续执行接下来的操作,类似于&&和||操作,
 
在Stream中,类似的有anyMatch()和findFirst()方法,
 
anyMatch(),返回布尔值,只要找到一个匹配的元素,就停止接下来的元素遍历;
 
        boolean matched = list.stream().anyMatch((s) -> s.startsWith("A"));
 
        System.out.println(matched);
 
        // Output: true
findFirst(),返回元素,同样,只返回第一个元素,不会全部遍历;
 
        String firstMatchedName = list.stream().filter((s) -> s.startsWith("L")).findFirst().get();
 
        System.out.println(firstMatchedName);
 
        // Output: Lokesh
并发parallelStream
Java 7引入了Fork/Join并行计算框架,能让我们以并行方式来拆分任务和加速处理过程。通常编写并行代码很难而且容易出错, 但使用 Stream API 无需编写一行多线程的代码,就可以很方便地写出高性能的并发程序。
 
如下示例:
 
复制代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
 
public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Integer> list =
            new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }));
        
        // Here creating a parallel stream
        Stream<Integer> stream = list.parallelStream();
        Integer[] evenNumbersArr = stream.filter(i -> i % 2 == 0).toArray(Integer[]::new);
        System.out.print(Arrays.asList(evenNumbersArr));
    }
}
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使用Stream与不用Stream对比
下面给出一个使用Stream与不使用Stream示例,用于统计字符长度为3的字符串个数。
 
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import java.util.Arrays;
import java.util.List;
 
public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
 
      List<String> strings = Arrays.asList("abc", "111", "bc", "efg", "12584","", "1254");
 
      //使用Java 7, 统计字符长度为3的字符串个数
      long count = 0;
      for(String string: strings){
        
         if(string.length() == 3){
            count++;
         }
      }
      System.out.println("using java7:Strings of length 3: " + count);
        
     
      //使用Java 8的stream, 统计字符长度为3的字符串个数
      count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
      System.out.println("using java8:Strings of length 3: " + count);
        
   }
}
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参考资料