【Java8实战】流的引入

「爱情、让人受尽委屈。」 2023-06-29 05:49 20阅读 0赞

#### 引言 ####

集合是Java中使用多的API。但在java8之前，我们对于集合的操作大多需要涉及数据库，比如对于某个集合做筛选，都是通过sql中的where条件去实现。我们能不能不借助sql，仅仅通过操作集合就能实现？另外，在处理大量数据的情况下，又要保证程序的性能，我们的代码又该如何去写？

在Java8中，引入了流的概念，可以解决上述两个问题。

#### 流是什么 ####

流是Java API的新成员，它允许你以声明性方式处理数据集合，可以把它们看成遍历数据集的高级迭代器。此外，流还可以透明地并行处理，我们无需写任何多线程代码。

#### 示例对比 ####

用代码实现筛选低热量的食物，并按照卡路里排序，我们可以用Java7和Java8实现，对比一下。

Java7代码实现：

List<Dish> lowCaloricDishes = new ArrayList<>();
    //遍历筛选卡路里低于200的食物
    for(Dish d: dishes)
    {
        if(d.getCalories() < 200){
            lowCaloricDishes.add(d);
        }
    }
    //将筛选出来的食物按卡路里高低排序
    Collections.sort(lowCaloricDishes, new Comparator<Dish>() {
        public int compare(Dish d1, Dish d2){
            return Integer.compare(d1.getCalories(), d2.getCalories());
        }
    });
    List<String> lowCaloricDishesName = new ArrayList<>();
    //遍历得到低卡路里的食物名称
    for(Dish d: lowCaloricDishes){
        lowCaloricDishesName.add(d.getName());
    }

Java8代码实现：

List<String> lowCaloricDishesName =  dishes.stream()
                                        .filter(d -> d.getCalories() < 200)
                                        .sorted(comparing(Dish::getCalories))
                                        .map(Dish::getName).collect(toList());

从以上代码中，我们可以发现Java8方式实现的一些好处：

(1) **代码是以声明性方式写的**：说明想要完成什么（筛选热量低的菜肴）而不是说明如何实现一个操作（利用循环和if条件等控制流语句）。

(2) **加上行为参数化让你可以轻松应对变化的需求**：我们很容易再创建一个代码版本，利用 Lambda表达式来筛选高卡路里的菜肴，而用不着去复制粘贴代码。

(3) **把几个基础操作链接起来，来表达复杂的数据处理流水线**（在filter后面接上 sorted、map和collect操作 ），同时保持代码清晰可读。

#### 流的定义 ####

流到底是什么呢？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**”。

(1) **元素序列**——就像集合一样，流也提供了一个接口，可以访问特定元素类型的一组有序值。

(2) **源**——流会使用一个提供数据的源，如集合、数组或输入/输出资源。 从有序集合生成流时会保留原有的顺序。由列表生成的流，其元素顺序与列表一致。

(3) **数据处理操作**——流的数据处理功能支持类似于数据库的操作，以及函数式编程语言中的常用操作，如filter、map、reduce、find、match、sort等。流操作可以顺序执行，也可并行执行。

#### 流操作的特点 ####

(1) 流水线——很多流操作本身会返回一个流，这样多个操作就可以链接起来，形成一个大 的流水线。

(2) 内部迭代——与使用迭代器显式迭代的集合不同，流的迭代操作是在背后进行的。

#### 流与集合 ####

**集合是一个内存中的数据结构**， 它包含数据结构中目前所有的值——集合中的每个元素都得先算出来才能添加到集合中。（**可以往集合里加东西或者删东西**，但是不管什么时候，集合中的每个元素都是放在内存里的，元素都得先算出来才能成为集合的一部分。）

**流则是在概念上固定的数据结构**（**不能添加或删除元素**），其元素则是按需计算的。这个思想就是用户仅仅从流中提取需要的值，而这些值——在用 户看不见的地方——只会按需生成。

和迭代器类似，**流只能遍历一次**。遍历完之后，我们就说这个流已经被消费掉了。 你可以从原始数据源那里再获得一个新的流来重新遍历一遍，就像迭代器一样。

示例代码：

List<String> title = Arrays.asList("Java8", "In", "Action"); 
    Stream<String> s = title.stream(); 
    //Java8
    //In
    //Action
    s.forEach(System.out::println);  
    //java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed
    s.forEach(System.out::println);

#### 外部迭代和内部迭代 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTMwMzQyMjM_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**使用Collection接口需要用户去做迭代（比如用for-each），这称为外部迭代**。

示例代码：

List<String> names = new ArrayList<>();
    for(Dish d: menu)
    {      
    	names.add(d.getName()); 
    }

相反， **Streams库使用内部迭代**——它帮你把迭代做了，还把得到的流值存在了某个地方，你只要给出 一个函数说要干什么就可以了。

示例代码：

List<String> names = menu.stream()                          
    					     .map(Dish::getName)                           
    						 .collect(toList());

#### 流的两类操作 ####

(1) 中间操作——可以连接起来的流操作。例如：filter、map和limit可以连成一条流水线；

(2) 终端操作——关闭流的操作。例如：collect触发流水线执行并关闭它。

![在这里插入图片描述][20200113204636100.png]

#### 使用流 ####

流的使用一般包括三件事：

(1) 一个数据源（如集合）来执行一个查询；

(2) 一个中间操作链，形成一条流的流水线；

(3) 一个终端操作，执行流水线，并能生成结果。

#### 总结 ####

本篇博客主要是从理论上对流有了更深入的了解，并且与常操作的集合做了一些比较。通过java7与java8的代码示例对比，我们也可以很明显的感受到流的引入给我们带来的好处，总结一下，Java 8中的Stream API可以让我们这样的代码：

(1) **声明性——更简洁，更易读**

(2) **可复合——更灵活**

(3) **可并行——性能更好**

下篇博客会通过代码来学习如何用流进行一系列操作，从而写出更优秀的代码。

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