Java JDK1.8 核心特性详解------Stream（流）的基本介绍

电玩女神 2021-12-19 00:41 387阅读 0赞

在前面的章节（[Java JDK1.8 核心特性详解------Lambda表达式与方法引用][Java JDK1.8 _------Lambda]），我们讲述了行为参数化以及Lambda表达式，在下面几篇文章里，我们会学习Stream的使用。

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## 流是什么？ ##

Stream流是 Java API的心成员，它允许你使用**声明的方式**处理数据**集合**。我们可以把流当作一种更加高级的迭代器。通过流我们可以更加方便的顺序或者并行的处理集合。下面将用例子让你先感受一下Stream的便利。假如我们要在一个List集合中筛选出年龄小于40岁的人，并且按照年龄进行排序，最后获取满足要求人的姓名。我们分别用传统方式和Stream的方式获取最终结果：

//初始化数据
            List<People> peopleList = new ArrayList<>();
            peopleList.add(new People("张三", 15));
            peopleList.add(new People("李四", 41));
            peopleList.add(new People("赵六", 35));
            peopleList.add(new People("王五", 48));
            peopleList.add(new People("啊大", 14));
            peopleList.add(new People("啊二", 16));
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            //普通方式
            List<People> peopleArrayList = new ArrayList<>();
            //筛选出年龄小于40岁的人
            for (People people : peopleList) {
                if (people.getAge() < 40) {
                    peopleArrayList.add(people);
                }
            }
            //将人按照年龄从小到大排序
            peopleArrayList.sort(Comparator.comparing(People::getAge));
            //提取人的名字
            List<String> nameList = new ArrayList<>();
            for (People people:peopleArrayList) {
                nameList.add(people.getName());
            }
    
            List<People> peopleArrayList = new ArrayList<>();
            //筛选出年龄小于40岁的人
            for (People people : peopleList) {
                if (people.getAge() < 40) {
                    peopleArrayList.add(people);
                }
            }
            //将人按照年龄从小到大排序
            peopleArrayList.sort(Comparator.comparing(People::getAge));
            //提取人的名字
            List<String> nameList = new ArrayList<>();
            for (People people:peopleArrayList) {
                nameList.add(people.getName());
            }
    
            System.out.println(nameList);
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            //Stream方法
            List<String> nameList2 = peopleList.stream()
            //过滤出年龄小于40的人
            .filter(people1 -> people1.getAge() < 40)
            //按照年龄排序
            .sorted(Comparator.comparing(People::getAge))
            //获取名称
            .map(People::getName)
            //返回结果
            .collect(Collectors.toList());
    
            System.out.println(nameList2);

可以看到，在普通方法中，我们多创建了一个peopleArrayList 垃圾变量，同时，在代码量上也多了很多。除此之外，如果我们想并行处理集合，只需要把people.stream改成people.parallelStream，流会自动帮你使用并行的方式处理数据，这在多核CPU上会提升处理效率。目前来看，流有几个显而易见的好处：

*  **申明性**：代码是以**声明式方式**写的：就像SQL语句一样，只是说明想完成什么，而不是说明如何实现。用这种方式加上行为参数化可以让我们很方便的应对需求
 *  **可复合**：我们可以把几个基础操作链接起来，来表达复杂数据的处理流水线，同时保证代码清晰可读
 *  **可并行:**我们可以简单的将集合并行处理，使性能更好。

## 流的简介 ##

Stream相关类和接口在java.util.stream包中，我们可以通过很多方式获取到流，比如利用数值范围或者I/O资源生成流。流简短的定义就是“**从支持数据处理操作的源生成的元素序列**”。

*  **元素序列：**和集合一样，流提供了一个接口，可以访问特定元素的一组有序值。因为集合时数据结构，所以它的主要目的是**以特定的时间/空间复杂度储存和访问数据**。但**流的目的是表达计算**。因此，**集合讲的是数据，流讲的是计算**。
 *  **源：**流会从源中获取要处理的流，有序集合生成流时会保持原来的顺序。
 *  **数据处理操作：**对数据进行处理，包括过滤，排序，遍历等。流操作还可以顺序执行和并行执行。
 *  **流水线：**很多流操作会返回处理后的流，这样我们就可以将多个操作链接起来。
 *  **内部迭代：**流的迭代是在背后进行的，跟迭代器显式迭代不太一样。

## 流和集合的区别 ##

**什么时候进行读取和计算:**

集合是一个内存中的数据结构，包含数据结构中目前所有的值，我们要先把所有的数据加载到集合中以后才可以对集合进行操作。就像我们我们用DVD看电影，包含电影的所有东西。要看必须要有完整的电影。流则是在概念上的固定的数据结构，其元素则是按需计算。例如我们在网上看电影，只需要加载目前进度的后面几分钟的电影就行。这样做有很大的好处，就是只有在我们需要的时候才会加载值。后面会有一个例子证明这点。

**流只能遍历一次：**

流和迭代器一样只能遍历一次，或者说只能消费一次。如果我们对一个流消费两次，那么代码会抛出java.lang.IllegalStateException：流已被操作或关闭。除非我们从数据源那再获取一个流。于此相反，我们可以对集合进行任意次的操作。

**内部迭代和外部迭代：**

我们使用集合或者迭代器的时候，需要我们自己去声明如何进行迭代，例如使用for循环或者是hasNext显性的去获取每一个元素，然后再在方法体中说明如何操作这些元素。这个就是**外部迭代**。对于流来说，你只需要申明对流进行什么操作。流会自动在内部对元素进行迭代。这就是内部迭代。

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##  流的操作 ##

java.util.stream.Stream中的Stream接口定义了很多操作。它们可以分成两大类：中间操作和终端操作。回顾一下上面的例子，讲述两类的区别：

List<String> nameList2 = peopleList
            //获取流
            .stream()
            //中间操作
            .filter(people1 -> people1.getAge() < 40)
            //中间操作
            .sorted(Comparator.comparing(People::getAge))
            //中间操作
            .map(People::getName)
            //终端操作
            .collect(Collectors.toList());

像filter、sorted、map等操作可以返回流，与其他操作连成一条流水线的流操作叫做中间操作。像collect这种会关闭流返回其他对象的操作叫做终端操作

**中间操作**

中间操作会返回一个新的流，例如从peopleList.stream()产生的流，在经过filter（）以后，会产生一个新的流，给sorted（）使用，在sorted（）使用以后会产生一个流给map。这样不断的传递下去，就相当于工厂的流水线。还有很重要的一点，除非**流水线触发一个终端操作，不然中间操作不会执行任何处理**。因为中间操作能够合并起来，在终端操作时一次性全部处理。

List<String> nameList2 = peopleList.stream()
                    //过滤出年龄小于40的人
                    .filter(people1 ->{System.out.println("filter:"+people1.getAge());
                        return people1.getAge()<40;} )
                    //获取名称
                    .map(people -> {
                        System.out.println("map"+people.getName());
                        return people.getName();
                    })
                    //直取前三个
                    .limit(2)
                    //返回结果
                    .collect(Collectors.toList());

这个代码将会打印：

filter:15
    map张三
    filter:41
    filter:35
    map赵六

可以看出，流操作先将一个元素经过全部的中间操作以后，才会去执行另一个操作。这里利用了流的延迟性质。第一，尽管有很多人，但是我们只查询了前三个人就获得了我们要的结果。其次，我们将过滤和获取信息两个独立的操作合并到一次遍历中（可以更加清楚的看出我们的遍历过程，这个技术叫循环合并）。

**终端操作**

终端操作会从流水线中生成结果。返回结果可以是List，Integer，甚至是void。

**使用流**

一般来说，流的使用包括三个方面：

*  从数据源中创建一个流
 *  对流进行中间操作
 *  对流进行终端操作

下面两张图是常用的流操作：

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流当然还有更多的操作，以及许多模式，比如切片、查找、匹配等，会在后面慢慢说。

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更多与JDK1.8相关的文章请看：[Java JDK1.8 核心特性详解----(总目录篇)][Java JDK1.8 _----]

[Java JDK1.8 _------Lambda]: https://blog.csdn.net/chenzz2560/article/details/86679909
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[Java JDK1.8 _----]: https://blog.csdn.net/chenzz2560/article/details/86671293