【JUC】008-Stream流式计算

今天药忘吃喽~ 2023-10-05 14:59 32阅读 0赞

# 一、概述 #

## 1、什么是Stream流式计算 ##

> 大数据：存储 + 计算；
> 
> 存储：集合、数据库等等；
> 
> 计算：都应该交给流来进行；

Stream（流）是一个来自数据源（集合、数组等）的元素队列并支持聚合操作；

> 集合将的是数据存储，流讲的是数据计算；

*  <strong元素队列< strong="">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，I/O channel， 产生器generator 等。
 *  **聚合操作** 类似SQL语句一样的操作， 比如filter, map, reduce, find, match, sorted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For-Each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， 通过访问者模式(Visitor)实现。

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![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzI5Njg5MzQz_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

## 2、Stream流特点 ##

①Stream自己不存储元素；

②Stream不会改变源对象，它会返回一个持有结果后的新Stream；

③Stream是延迟执行的，这意味着它会等到需要结果的时候才执行；

## 3、生成流 ##

在 Java 8 中, 集合接口有两个方法来生成流：

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

### 示例： ###

# 二、方法 #

## 1、方法 ##

### forEach遍历： ###

Stream 提供了新的方法 'forEach' 来迭代流中的每个数据。以下代码片段使用 forEach 输出了10个随机数：

Random random = new Random();
    
    random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

##  ##

### map映射： ###

map 方法用于映射每个元素到对应的结果，以下代码片段使用 map 输出了元素对应的平方数：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5); // 获取对应的平方数
    
    List<Integer> squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());

###  ###

### filter过滤： ###

filter 方法用于通过设置的条件过滤出元素。以下代码片段使用 filter 方法过滤出空字符串：

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl"); // 获取空字符串的数量
    
    long count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

###  ###

### limit限制数量： ###

limit 方法用于获取指定数量的流。 以下代码片段使用 limit 方法打印出 10 条数据：

Random random = new Random();
    
    random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

###  ###

### sorted排序： ###

sorted 方法用于对流进行排序。以下代码片段使用 sorted 方法对输出的 10 个随机数进行排序：

Random random = new Random();
    
    random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

### 并行（parallel）程序： ###

parallelStream 是流并行处理程序的代替方法。以下实例我们使用 parallelStream 来输出空字符串的数量：

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl"); // 获取空字符串的数量
    
    int count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

我们可以很容易的在顺序运行和并行直接切换；

###  ###

### Collectors归约： ###

Collectors 类实现了很多归约操作，例如将流转换成集合和聚合元素。Collectors 可用于返回列表或字符串：

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
    
    List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
    
    System.out.println("筛选列表: " + filtered);
    
    String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
    
    System.out.println("合并字符串: " + mergedString);

### 统计： ###

另外，一些产生统计结果的收集器也非常有用。它们主要用于int、double、long等基本类型上，它们可以用来产生类似如下的统计结果。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
    IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
    System.out.println("列表中最大的数 : " + stats.getMax());
    System.out.println("列表中最小的数 : " + stats.getMin());
    System.out.println("所有数之和 : " + stats.getSum());
    System.out.println("平均数 : " + stats.getAverage());

### 参考文章： ###

[java1.8新特性之stream流式算法 - 王者之巅 - 博客园][java1.8_stream_ - _ -]

[Java 8 Stream - 潜念 - 博客园][Java 8 Stream - _ -]

## 2、代码演示 ##

### 代码实现： ###

package com.zibo.stream;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.Arrays;
    import java.util.IntSummaryStatistics;
    import java.util.List;
    import java.util.Random;
    import java.util.stream.Collectors;
      
    public class Java8Tester {
       public static void main(String[] args){
          System.out.println("使用 Java 7: ");
             
          // 计算空字符串
          List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
          System.out.println("列表: " +strings);
          long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);
             
          System.out.println("空字符数量为: " + count);
          count = getCountLength3UsingJava7(strings);
             
          System.out.println("字符串长度为 3 的数量为: " + count);
             
          // 删除空字符串
          List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
          System.out.println("筛选后的列表: " + filtered);
             
          // 删除空字符串，并使用逗号把它们合并起来
          String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings);
          System.out.println("合并字符串: " + mergedString);
          List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
             
          // 获取列表元素平方数
          List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
          System.out.println("平方数列表: " + squaresList);
          List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);
             
          System.out.println("列表: " +integers);
          System.out.println("列表中最大的数 : " + getMax(integers));
          System.out.println("列表中最小的数 : " + getMin(integers));
          System.out.println("所有数之和 : " + getSum(integers));
          System.out.println("平均数 : " + getAverage(integers));
          System.out.println("随机数: ");
             
          // 输出10个随机数
          Random random = new Random();
             
          for(int i=0; i < 10; i++){
             System.out.println(random.nextInt());
          }
             
          System.out.println("使用 Java 8: ");
          System.out.println("列表: " +strings);
             
          count = strings.stream().filter(String::isEmpty).count();
          System.out.println("空字符串数量为: " + count);
             
          count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
          System.out.println("字符串长度为 3 的数量为: " + count);
             
          filtered = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
          System.out.println("筛选后的列表: " + filtered);
             
          mergedString = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
          System.out.println("合并字符串: " + mergedString);
             
          squaresList = numbers.stream().map( i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
          System.out.println("Squares List: " + squaresList);
          System.out.println("列表: " +integers);
             
          IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();
             
          System.out.println("列表中最大的数 : " + stats.getMax());
          System.out.println("列表中最小的数 : " + stats.getMin());
          System.out.println("所有数之和 : " + stats.getSum());
          System.out.println("平均数 : " + stats.getAverage());
          System.out.println("随机数: ");
             
          random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
             
          // 并行处理
          count = strings.parallelStream().filter(String::isEmpty).count();
          System.out.println("空字符串的数量为: " + count);
       }
         
       private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings){
          int count = 0;
             
          for(String string: strings){
             
             if(string.isEmpty()){
                count++;
             }
          }
          return count;
       }
         
       private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings){
          int count = 0;
             
          for(String string: strings){
             
             if(string.length() == 3){
                count++;
             }
          }
          return count;
       }
         
       private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings){
          List<String> filteredList = new ArrayList<>();
             
          for(String string: strings){
             
             if(!string.isEmpty()){
                 filteredList.add(string);
             }
          }
          return filteredList;
       }
         
       private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings){
          StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
             
          for(String string: strings){
             
             if(!string.isEmpty()){
                stringBuilder.append(string);
                stringBuilder.append(", ");
             }
          }
          String mergedString = stringBuilder.toString();
          return mergedString.substring(0, mergedString.length()-2);
       }
         
       private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers){
          List<Integer> squaresList = new ArrayList<>();
             
          for(Integer number: numbers){
             Integer square = number * number;
                 
             if(!squaresList.contains(square)){
                squaresList.add(square);
             }
          }
          return squaresList;
       }
         
       private static int getMax(List<Integer> numbers){
          int max = numbers.get(0);
             
          for(int i=1;i < numbers.size();i++){
             
             Integer number = numbers.get(i);
                 
             if(number > max){
                max = number;
             }
          }
          return max;
       }
         
       private static int getMin(List<Integer> numbers){
          int min = numbers.get(0);
             
          for(int i=1;i < numbers.size();i++){
             Integer number = numbers.get(i);
             
             if(number < min){
                min = number;
             }
          }
          return min;
       }
         
       private static int getSum(List<Integer> numbers){
          int sum = numbers.get(0);
             
          for(int i=1;i < numbers.size();i++){
             sum += numbers.get(i);
          }
          return sum;
       }
         
       private static int getAverage(List<Integer> numbers){
          return getSum(numbers) / numbers.size();
       }
    }

### 运行结果： ###

使用 Java 7: 
    列表: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
    空字符数量为: 2
    字符串长度为 3 的数量为: 3
    筛选后的列表: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
    合并字符串: abc, bc, efg, abcd, jkl
    平方数列表: [9, 4, 49, 25]
    列表: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
    列表中最大的数 : 19
    列表中最小的数 : 1
    所有数之和 : 85
    平均数 : 9
    随机数: 
    -754558788
    838464897
    -53449961
    308194601
    -1712582461
    -644314008
    -900836496
    -1835318643
    2045828978
    1912869086
    使用 Java 8: 
    列表: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
    空字符串数量为: 2
    字符串长度为 3 的数量为: 3
    筛选后的列表: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
    合并字符串: abc, bc, efg, abcd, jkl
    Squares List: [9, 4, 49, 25]
    列表: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
    列表中最大的数 : 19
    列表中最小的数 : 1
    所有数之和 : 85
    平均数 : 9.444444444444445
    随机数: 
    -2137285112
    -1708642303
    -1257120189
    -880011263
    -676612019
    -428635621
    195409251
    1629254100
    1897599660
    1919417826
    空字符串的数量为: 2

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[java1.8_stream_ - _ -]: https://www.cnblogs.com/gaopengfirst/p/10813803.html
[Java 8 Stream - _ -]: https://www.cnblogs.com/panchangde/p/11843432.html