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JAVA8新特性–集合流操作Stream

java 来源:昵称2020 5次浏览

Stream类全路径为:java.util.stream.Stream
对Stream的描述,引用其他文章中觉得比较好的介绍:

Java 8 中的 Stream 是对集合(Collection)对象功能的增强,它专注于对集合对象进行各种非常便利、高效的聚合操作(aggregate operation),或者大批量数据操作 (bulk data operation)。Stream API 借助于同样新出现的 Lambda 表达式,极大的提高编程效率和程序可读性。

即Stream的原理:

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。

集合有两种方式生成流:

  • stream() − 为集合创建串行流。
  • parallelStream() − 为集合创建并行流。

并发模式(parallelStream)能够充分利用多核处理器的优势,使用 fork/join 并行方式来拆分任务和加速处理过程。java中也提供了多种并行处理的方式,看到一片文章对各几种并行的方式性能进行了测试,可以参考下:java中几种并行方式的性能分析

Stream的的中间操作(intermediate)和最终操作(terminal)都包含哪些方法可以从类结构中看到:


上面截图基本包含了Strram的所有方法。

  • 中间操作(intermediate)主要有以下方法(此类型的方法返回的都是Stream对象):
    map (mapToInt, flatMap 等)、 filter、 distinct、 sorted、 peek、 limit、 skip、 parallel、 sequential、 unordered

  • 终端操作(terminal)主要有以下方法:
    forEach、 forEachOrdered、 toArray、 reduce、 collect、 min、 max、 count、 anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny、 iterator

此处按照类结构(截图)中的方法的顺序(以下例子中使用了Lambda表达式及方法引用,不了解的请戳Lambda介绍方法引用),进行介绍:

  • filter:通过设置条件来过滤元素。
List<String> list = Arrays.asList("aaa","ddd","bbb","ccc","a2a","d2d","b2b","c2c","a3a","d3d","b3b","c3c");

list.stream()
        .filter((s)->s.contains("a"))
        .forEach(s -> System.out.println(s));

以上代码使用filter方法过滤出只包含”a”的元素,然后通过forEach将满足条件的元素遍历出来。输出如下:

aaa
a2a
a3a

  • map:就是将对应的元素使用给定方法进行转换。
list.stream()
        .filter((s)->s.contains("a"))
        .map((s)-> s + "---map")
        .forEach(s -> System.out.println(s));

在filter的基础上,给每个元素后面添加字符串”—map”,输出如下:

aaa—map
a2a—map
a3a—map

  • mapToInt:和map方法进行一样的操作,但是转换函数必须返回int类型
  • mapToLong:和map方法进行一样的操作,但是转换函数必须返回long类型
  • mapToDouble:和map方法进行一样的操作,但是转换函数必须返回double类型
    此处以mapToInt进行演示:
list.stream()
        .filter((s)->s.contains("a"))
        .mapToInt((s)-> s.hashCode())
        .forEach(s -> System.out.println(s));

在filter的基础上,将每个元素转换为其hashCode。输出为:

96321
94864
94895

  • flatMap:如果流的元素为数组或者Collection,flatMap就是将每个Object[]元素或Collection<Object>元素都转换为Object元素,如下:

Stream<String[]> 转换为 Stream<String>
Stream<Set> 转换为 Stream<String>
Stream<List> 转换为 Stream<String>
Stream<List> 转换为 Stream<Object>

看下例子:

List<String[]> setList =  new ArrayList<>();
setList.add(new String[]{ "aa","bb"});
setList.add(new String[]{ "cc","dd"});
setList.add(new String[]{ "ee","ff"});
//使用map方法
setList.stream()
        .map(s->Arrays.stream(s))
        .forEach(s-> System.out.println("map==" + s));
//使用flatMap方法
setList.stream()
        .flatMap(s->Arrays.stream(s))
        .forEach(s-> System.out.println("flatMap==" + s));

输出如下:

mapjava.util.stream.ReferencePipeline&Head@50040f0c
mapjava.util.stream.ReferencePipeline&Head@2dda6444
mapjava.util.stream.ReferencePipeline&Head@5e9f23b4
flatMapaa
flatMapbb
flatMapcc
flatMapdd
flatMapee
flatMap==ff

可以看出map就是将数组流直接返回,flatMap是将数组流中的每个元素都返回flatMapToIntflatMapToLongflatMapToDouble类似,只不过返回的是对应的类型的流,此处不做演示。

  • distinct:将集合中的元素去重。
List<String> disList = Arrays.asList("aaa","ddd","bbb","ddd","aaa");
disList.stream()
        .distinct()
        .forEach(s-> System.out.println(s));

输出如下:

aaa
ddd
bbb

  • sorted:将集合中的元素排序。
List<Integer> integerList = Arrays.asList(1,2,3,4);
integerList.stream()
        .sorted()
        .forEach(s-> System.out.println(s));

输出如下:

1
2
3
4

可以按照自定义排序:

integerList.stream()
        .sorted((s1,s2)->s2.compareTo(s1))
        .forEach(s-> System.out.println(s));

输出如下:

4
3
2
1

  • peek:生成一个包含原Stream的所有元素的新Stream,同时会提供一个消费函数即引用的方法A,当Stream每个元素被消费的时候都会先执行新Stream给定的方法A。peek是中间操作,如果pee后没有最终操作,则peek不会执行。
integerList.stream()
        .peek(s-> System.out.println("peek = "+s));

此时没有输出,代码改为:

integerList.stream()
        .peek(s-> System.out.println("peek = "+s))
        .forEach(s-> System.out.println("forEach = "+s));

输出如下:

peek = 1
forEach = 1
peek = 2
forEach = 2
peek = 3
forEach = 3
peek = 4
forEach = 4

  • limit:返回Stream的前n个元素。
integerList.stream()
        .limit(1)
        .forEach(s-> System.out.println(s));

输出为:

1

  • skip:删除Stream的前n个元素。
integerList.stream()
        .skip(1)
        .forEach(s-> System.out.println(s));

输出如下:

2
3
4

  • forEach:遍历Stream中的每个元素,前面每个例子都有使用,此处不再演示。
  • forEachOrdered:遍历Stream中的每个元素。
    区别
    在串行流(stream)中没有区别,在并行流(parallelStream)中如果数据源是有序集合,forEachOrdered输出顺序与数据源中顺序一致,forEach则是乱序。

看下使用forEach:

integerList.parallelStream()
        .forEach(s-> System.out.println(s));

输出(多次测试,每次结果都不一样):

3
1
4
2

再看使用forEachOrdered:

integerList.parallelStream()
        .forEachOrdered(s-> System.out.println(s));

输出(测试多次,每次都是这个结果,与integerList中的元素顺序一致):

2
1
3
4

  • toArray:将流转换为Object[]或者指定类型的数组。
Object[] array = integerList.stream().toArray();
String[] strArr = integerList.stream().toArray(String[]::new);
  • reduce:将集合中的每个元素聚合成一条数据。有三种情况:
  • reduce(BinaryOperator accumulator):此处需要一个参数,返回Optional对象:
Optional<Integer> reduce = integerList.stream().reduce((a, b) -> a + b);
  • reduce(T identity, BinaryOperator accumulator):此处需要两个参数,第一个参数为起始值,第二个参数为引用的方法。从起始值开始,每个元素执行一次引用的方法(方法引用的中的两个参数:第一个参数为上个元素执行方法引用的结果,第二个参数为当前元素)。
int integer = integerList.stream().reduce(5,(a, b) -> a + b);
System.out.println(integer);

输出为:

15

此例中使用起始值为5,对集合中每个元素求和,可以理解为:5+2+1+3+4=15。

  • reduce(U identity, BiFunction<U, ? super T, U> accumulator, BinaryOperator<U> combiner):此处需要三个参数。此方法用在并发流(parallelStream)中,启动多个子线程使用accumulator进行并行计算,最终使用combiner对子线程结果进行合并,返回identity类型的数据,看到有篇文章对这个解释比较清楚:java8中3个参数的reduce方法怎么理解?
  • collect:将流转换成集合或聚合元素。有两种情况。接受一个参数和接受三个参数(三个参数在并发流parallelStream中使用),此处介绍一个参数的情况,单个参数接受的参数类型为Collector,Collectors 类实现了很多归约操作,详见:java8之collector
List<Integer> collects = integerList.stream()
        .filter(a -> a > 1)
        .collect(Collectors.toList());
System.out.println(collects);

此处统计集合中大于1的元素并最终返回list。输出如下:

[2, 3, 4]

  • min:获取集合中最小值。
Integer min = integerList.stream()
        .filter(a -> a > 1)
        .min((Integer a, Integer b) -> a.compareTo(b))
        .get();
System.out.println(min);

输出为:

2

  • max:获取集合中最大值。
Integer max = integerList.stream()
        .filter(a -> a > 1)
        .max((Integer a, Integer b) -> a.compareTo(b))
        .get();
System.out.println(max);

输出为:

4

  • count:获取集合中元素个数
long count = integerList.stream()
        .filter(a -> a > 1)
        .count();
System.out.println(count);

输出为:

3

  • anyMatch: Stream 中任意一个元素符合传入的 predicate,返回 true
  • allMatch:Stream 中全部元素符合传入的 predicate,返回 true
  • noneMatch:Stream 中没有一个元素符合传入的 predicate,返回 true
boolean b = integerList.stream()
        .anyMatch(s -> s > 0);
boolean b1 = integerList.stream()
        .allMatch(s -> s > 0);
boolean b2 = integerList.stream()
        .noneMatch(s -> s > 0);
System.out.println("anyMatch = " + b);
System.out.println("allMatch = " + b1);
System.out.println("noneMatch = " + b2);

输出:

anyMatch = true
allMatch = true
noneMatch = false

  • findFirst:如果数据源是有序集合,返回Stream 中第一个元素的Optional对象,如果是无序集合,则返回Stream 中任意一个元素的Optional对象。
Integer first = integerList.stream()
        .findFirst()
        .get();
System.out.println(first);

输出为:

2

  • findAny:返回Stream 中任意一个元素的Optional对象。
Integer any = integerList.stream()
        .findAny()
        .get();
System.out.println(any);

输出为:

2

Stream还有几个静态方法,返回都是Stream对象。
静态方法如下:builder(返回Builder对象)、empty、of、iterate、generate、concat。
builder:返回一个Builder对象,Builder对象在调用build()返回Stream对象。
empty:返回一个空的有序的Stream对象。
of:返回包含单个元素的有序的Stream对象。
iterate:返回一个无限元素的有序的Stream对象。需要两个参数,第一个参数为初始值,第二个参数为要引用的方法,然后会通过递归循环调用引用的方法。

Stream.iterate(2,s->s+s)
        .limit(10)
        .forEach(s-> System.out.println(s));

输出为:

2
4
8
16
32
64
128
256
512
1024

generate:返回一个无限元素的无序的的Stream对象。需要一个参数,参数为引用的方法,然后会通过循环调用引用的方法来生成元素,常用于生成常量Stream和随机元素Stream。
concat:将两个Stream连接成一个Stream。需要两个Stream作为参数,如果两个Stream都是有序的并且无论参数Stream是否是并行Stream,得到的都是有序的Stream。输出元素顺序为先输出第一个Stream的元素,然后输出第二个Stream的元素。当结果Stream关闭时候,两个参数Stream同时关闭。

Stream.concat(integerList.stream(),disList.stream())
        .forEach(s-> System.out.println(s));

输出为:

2
1
3
4
11
aaa
ddd
33
bbb
ddd
aaa


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