在Java 8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，典型的就是集合遍历。例如：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo01ForEach {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
for (String name : list) {
System.out.println(name);
}
}
}
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：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/*
使用传统的方式,遍历集合,对集合中的数据进行过滤
*/
public class Demo01List {
public static void main(String[] args) {
//创建一个List集合,存储姓名
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
//对list集合中的元素进行过滤,只要以张开头的元素,存储到一个新的集合中
List<String> listA = new ArrayList<>();
for(String s : list){
if(s.startsWith("张")){
listA.add(s);
}
}
//对listA集合进行过滤,只要姓名长度为3的人,存储到一个新集合中
List<String> listB = new ArrayList<>();
for (String s : listA) {
if(s.length()==3){
listB.add(s);
}
}
//遍历listB集合
for (String s : listB) {
System.out.println(s);
}
}
}
这段代码中含有三个循环，每一个作用不同：
- 首先筛选所有姓张的人；
- 然后筛选名字有三个字的人；
- 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。
Stream的更优写法
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/*
使用Stream流的方式,遍历集合,对集合中的数据进行过滤
Stream流是JDK1.8之后出现的
关注的是做什么,而不是怎么做
*/
public class Demo02Stream {
public static void main(String[] args) {
//创建一个List集合,存储姓名
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
//对list集合中的元素进行过滤,只要以张开头的元素,存储到一个新的集合中
//对listA集合进行过滤,只要姓名长度为3的人,存储到一个新集合中
//遍历listB集合
list.stream()
.filter(name->name.startsWith("张"))
.filter(name->name.length()==3)
.forEach(name-> System.out.println(name));
}
}
1.2 流式思想概述
流式思想示意图
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（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。
1.3 获取流
java.util.stream.Stream<T> 是Java 8新加入的常用的流接口。（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
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。
根据Map获取流
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。
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 。
import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;
/*
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；
default Stream<E> stream()
- Stream接口的静态方法of可以获取数组对应的流。
static <T> Stream<T> of(T... values)
参数是一个可变参数,那么我们就可以传递一个数组
*/
public class Demo01GetStream {
public static void main(String[] args) {
//把集合转换为Stream流
List<String> list = new ArrayList<>();
Stream<String> stream1 = list.stream();
Set<String> set = new HashSet<>();
Stream<String> stream2 = set.stream();
Map<String,String> map = new HashMap<>();
//获取键,存储到一个Set集合中
Set<String> keySet = map.keySet();
Stream<String> stream3 = keySet.stream();
//获取值,存储到一个Collection集合中
Collection<String> values = map.values();
Stream<String> stream4 = values.stream();
//获取键值对(键与值的映射关系 entrySet)
Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();
Stream<Map.Entry<String, String>> stream5 = entries.stream();
//把数组转换为Stream流
Stream<Integer> stream6 = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);
//可变参数可以传递数组
Integer[] arr = {1,2,3,4,5};
Stream<Integer> stream7 = Stream.of(arr);
String[] arr2 = {"a","bb","ccc"};
Stream<String> stream8 = Stream.of(arr2);
}
}
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
forEach 方法用来遍历流中的数据。
import java.util.stream.Stream;
/*
Stream流中的常用方法_forEach
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。
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
简单记:
forEach方法,用来遍历流中的数据
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
*/
public class Stream_forEach {
public static void main(String[] args) {
//获取一个Stream流
Stream<String> stream = Stream.of("张三", "李四", "王五", "赵六", "田七");
//使用Stream流中的方法forEach对Stream流中的数据进行遍历
/*stream.forEach((String name)->{
System.out.println(name);
});*/
stream.forEach(name->System.out.println(name));
}
}
过滤：filter
filter 方法将一个流转换成另一个子集流。
import java.util.stream.Stream;
/*
Stream流中的常用方法_filter:用于对Stream流中的数据进行过滤
Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
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
Predicate中的抽象方法:
boolean test(T t);
*/
public class Stream_filter {
public static void main(String[] args) {
//创建一个Stream流
Stream<String> stream = Stream.of("张三丰", "张翠山", "赵敏", "周芷若", "张无忌");
//对Stream流中的元素进行过滤,只要姓张的人
Stream<String> stream2 = stream.filter((String name)->{return name.startsWith("张");});
//遍历stream2流
stream2.forEach(name-> System.out.println(name));
/*
Stream流属于管道流,只能被消费(使用)一次
第一个Stream流调用完毕方法,数据就会流转到下一个Stream上
而这时第一个Stream流已经使用完毕,就会关闭了
所以第一个Stream流就不能再调用方法了
IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed
*/
//遍历stream流
stream.forEach(name-> System.out.println(name));
}
}
映射：map
map 方法将流中的元素映射到另一个流中。
import java.util.stream.Stream;
/*
Stream流中的常用方法_map:用于类型转换
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.
<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);
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。
Function中的抽象方法:
R apply(T t);
*/
public class Stream_map {
public static void main(String[] args) {
//获取一个String类型的Stream流
Stream<String> stream = Stream.of("1", "2", "3", "4");
//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
Stream<Integer> stream2 = stream.map((String s)->{
return Integer.parseInt(s);
});
//遍历Stream2流
stream2.forEach(i-> System.out.println(i));
}
}
统计个数：count
count 方法统计流中元素个数，返回 long 类型。
import java.util.ArrayList;
import java.util.stream.Stream;
/*
Stream流中的常用方法_count:用于统计Stream流中元素的个数
long count();
count方法是一个终结方法,返回值是一个long类型的整数
所以不能再继续调用Stream流中的其他方法了
*/
public class Stream_count {
public static void main(String[] args) {
//获取一个Stream流
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
list.add(6);
list.add(7);
Stream<Integer> stream = list.stream();
long count = stream.count();
System.out.println(count);//7
}
}
取用前几个：limit
limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。
import java.util.stream.Stream;
/*
Stream流中的常用方法_limit:用于截取流中的元素
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
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
*/
public class Stream_limit {
public static void main(String[] args) {
//获取一个Stream流
String[] arr = {"美羊羊","喜洋洋","懒洋洋","灰太狼","红太狼"};
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
//使用limit对Stream流中的元素进行截取,只要前3个元素
Stream<String> stream2 = stream.limit(3);
//遍历stream2流
stream2.forEach(name-> System.out.println(name));
}
}
跳过前几个：skip
skip 方法t跳过前几个元素获取一个截取之后的新流。
import java.util.stream.Stream;
/*
Stream流中的常用方法_skip:用于跳过元素
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);
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。
*/
public class Stream_skip {
public static void main(String[] args) {
//获取一个Stream流
String[] arr = {"美羊羊","喜洋洋","懒洋洋","灰太狼","红太狼"};
Stream<String> stream = Stream.of(arr);
//使用skip方法跳过前3个元素
Stream<String> stream2 = stream.skip(3);
//遍历stream2流
stream2.forEach(name-> System.out.println(name));
}
}
组合：concat
Stream 接口的静态方法 concat 把两个流合并成一个流
/*
Stream流中的常用方法_concat:用于把流组合到一起
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)
*/
public class Stream_concat {
public static void main(String[] args) {
//创建一个Stream流
Stream<String> stream1 = Stream.of("张三丰", "张翠山", "赵敏", "周芷若", "张无忌");
//获取一个Stream流
String[] arr = {"美羊羊","喜洋洋","懒洋洋","灰太狼","红太狼"};
Stream<String> stream2 = Stream.of(arr);
//把以上两个流组合为一个流
Stream<String> concat = Stream.concat(stream1, stream2);
//遍历concat流
concat.forEach(name-> System.out.println(name));
}
}
1.5 练习：集合元素处理（传统方式）
Person类
public class Person {
private String name;
public Person() {
}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
传统方式
import java.util.ArrayList;
/*
练习:集合元素处理（传统方式）
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。
*/
public class StreamTest {
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");
//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。
ArrayList<String> one1 = new ArrayList<>();
for (String name : one) {
if(name.length()==3){
one1.add(name);
}
}
//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。
ArrayList<String> one2 = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i <3 ; i++) {
one2.add(one1.get(i));//i = 0,1,2
}
//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");
//3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名；存储到一个新集合中。
ArrayList<String> two1 = new ArrayList<>();
for (String name : two) {
if(name.startsWith("张")){
two1.add(name);
}
}
//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。
ArrayList<String> two2 = new ArrayList<>();
for (int i = 2; i <two1.size() ; i++) {
two2.add(two1.get(i)); //i 不包含0 1
}
//5. 将两个队伍合并为一个队伍；存储到一个新集合中。
ArrayList<String> all = new ArrayList<>();
all.addAll(one2);
all.addAll(two2);
//6. 根据姓名创建Person对象；存储到一个新集合中。
ArrayList<Person> list = new ArrayList<>();
for (String name : all) {
list.add(new Person(name));
}
//7. 打印整个队伍的Person对象信息。
for (Person person : list) {
System.out.println(person);
}
}
}
1.6 练习：集合元素处理（Stream方式）
import java.util.ArrayList;
import java.util.stream.Stream;
/*
练习：集合元素处理（Stream方式）
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。
*/
public class StreamTest {
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");
//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。
Stream<String> oneStream = one.stream().filter(name -> name.length() == 3).limit(3);
//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");
//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。
Stream<String> twoStream = two.stream().filter(name -> name.startsWith("张")).skip(2);
//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。
Stream.concat(oneStream,twoStream).map(name->new Person(name)).forEach(p-> System.out.println(p));
}
}
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