标签:其他 origin add 类对象 应该 ret mmap 函数式 可变参数
Stream流
说到Stream便容易想到I/O Stream,而实际上,谁规定“流”就一定是“IO流”呢?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。
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,最典型的就是集合遍历。例如:
import java.util.ArraList; import java.util.List; public class DemoForEach{ public static void main(String[] args) { List<String> list=ArrayList<>(); list.add=("玛丽雅"); list。add=("艾泽拉"); list.add("小敏"); list.add("张强"); list.add("张三"); for( String name: list){ System.out.println(name); } } }
这是一段非常简单的集合遍历操作:对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。
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。
在Java 8之前的做法可能为:
import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Demo02NormalFilter { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); list.add=("玛丽雅");
list。add=("艾泽拉");
list.add("小敏");
list.add("张强");
list.add("张三"); List<String> zhangList = new ArrayList<>(); for (String name : list) { if (name.startsWith("张")) { zhangList.add(name); } } List<String> shortList = new ArrayList<>(); for (String name : zhangList) { if (name.length() == 3) { shortList.add(name); } } for (String name : shortList) { System.out.println(name); } } }
这段代码中含有三个循环,每一个作用不同:
1. 首先筛选所有姓张的人;
2. 然后筛选名字有三个字的人;
3. 最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。
那,Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢?
Stream的更优写法
下面来看一下借助Java 8的Stream API,什么才叫优雅:
import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Demo03StreamFilter { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>();
list.add=("玛丽雅");
list。add=("艾泽拉");
list.add("小敏");
list.add("张强");
list.add("张三");
list.stream().filter(s-> s.startsWith("张")).filter(s-> s.lenth()==3 )..forEach(System,out.println); } }
直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义:获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。代码中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历,我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。
流式思想概述
注意:请暂时忘记对传统IO流的固有印象!
整体来看,流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。
当需要对多个元素进行操作(特别是多步操作)的时候,考虑到性能及便利性,我们应该首先拼好一个“模型”步骤方案,然后再按照方案去执行它。
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。
“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)。
获取流
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;
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
首先, 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。
import java.util.*; import java.util.stream.Stream; public class Demo04GetStream { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<>(); // ... Stream<String> stream1 = list.stream(); Set<String> set = new HashSet<>(); // ... Stream<String> stream2 = set.stream(); Vector<String> vector = new Vector<>(); // ... Stream<String> stream3 = vector.stream(); } }
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:
import java.util.HashMap; import java.util.Map; import java.util.stream.Stream; public class Demo05GetStream { public static void main(String[] args) { Map<String, String> map = new HashMap<>(); // ... Stream<String> keyStream = map.keySet().stream(); Stream<String> valueStream = map.values().stream(); Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream(); } }
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 ,使用很简单:
import java.util.stream.Stream; public class Demo06GetStream { public static void main(String[] args) { String[] array = { "张一无", "张一山", "张一丰", "张一元" }; Stream<String> stream = Stream.of(array); } }
of 方法的参数其实是一个可变参数,所以支持数组。
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:
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。
非终结方法: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,其余方法均为非终结方法。)
备注:本小节之外的更多方法,请自行参考API文档。
过滤:filter
可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。方法签名:
Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
该接口接收一个 Predicate 函数式接口参数(可以是一个Lambda或方法引用)作为筛选条件。
Predicate接口
此前在 java.util.stream.Predicate 函数式接口,其中唯一的抽象方法为:
boolean test(T t);
该方法将会产生一个boolean值结果,代表指定的条件是否满足。如果结果为true,那么Stream流的 filter 方法将会留用元素;如果结果为false,那么 filter 方法将会舍弃元素。
基本使用
Stream流中的 filter 方法基本使用的代码如:
import java.util.stream.Stream; public class Demo07StreamFilter { public static void main(String[] args) { Stream<String> original = Stream.of("张一上", "张三", "王麻子"); Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张")); } }
在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件:必须姓张。
统计个数:count
正如旧集合 Collection 当中的 size 方法一样,流提供 count 方法来数一数其中的元素个数:
long count();
该方法返回一个long值代表元素个数(不再像旧集合那样是int值)。基本使用:
import java.util.stream.Stream; public class Demo09StreamCount { public static void main(String[] args) { Stream<String> original = Stream.of("张一商", "张三", "王麻子"); Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张")); System.out.println(result.count()); // 2 } }
取用前几个:limit
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。基本使用:
import java.util.stream.Stream; public class Demo10StreamLimit { public static void main(String[] args) { Stream<String> original = Stream.of("张一上", "张三", "李四"); Stream<String> result = original.limit(2); System.out.println(result.count()); // 2 } }
跳过前几个:skip
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。基本使用:
import java.util.stream.Stream; public class Demo11StreamSkip { public static void main(String[] args) { Stream<String> original = Stream.of("张一上", "张三", "薛蛮子"); Stream<String> result = original.skip(2); System.out.println(result.count()); // 1 } }
映射:map
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。方法签名:
<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接口
此前我们已经学习过 java.util.stream.Function 函数式接口,其中唯一的抽象方法为:
R apply(T t);
这可以将一种T类型转换成为R类型,而这种转换的动作,就称为“映射”。
基本使用
Stream流中的 map 方法基本使用的代码如:
import java.util.stream.Stream; public class Demo08StreamMap { public static void main(String[] args) { Stream<String> original = Stream.of("10", "12", "18"); Stream<Integer> result = original.map(Integer::parseInt); } }
这段代码中, map 方法的参数通过方法引用,将字符串类型转换成为了int类型(并自动装箱为 Integer 类对象)。
组合:concat
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)
备注:这是一个静态方法,与 java.lang.String 当中的 concat 方法是不同的。
该方法的基本使用代码如:
import java.util.stream.Stream; public class Demo12StreamConcat { public static void main(String[] args) { Stream<String> streamA = Stream.of("张三"); Stream<String> streamB = Stream.of("张一山"); Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB); } }
逐一处理:forEach
虽然方法名字叫 forEach ,但是与for循环中的“for-each”昵称不同,该方法并不保证元素的逐一消费动作在流中是被有序执行的。
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。例如:
import java.util.stream.Stream; public class Demo12StreamForEach { public static void main(String[] args) { Stream<String> stream = Stream.of("张一", "张三", "小敏"); stream.forEach(System.out::println); } }
在这里,方法引用 System.out::println 就是一个 Consumer 函数式接口的示例。
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;
2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人;
3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名;
4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人;
5. 将两个队伍合并为一个队伍;
6. 根据姓名创建 Person 对象;
7. 打印整个队伍的Person对象信息。
两个队伍(集合)的代码如下:
import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class DemoArrayListNames { public static void main(String[] args) { List<String> one = new ArrayList<>(); one.add("迪丽热巴"); one.add("宋远桥"); one.add("苏星河"); one.add("老子"); one.add("庄子"); one.add("孙子"); one.add("洪七公"); List<String> two = new ArrayList<>(); two.add("古力娜扎"); two.add("张无忌"); two.add("张三丰"); two.add("赵丽颖"); two.add("张二狗"); two.add("张天爱"); two.add("张三"); // .... } } //Person 类的代码为: 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; } }
解答
既然使用传统的for循环写法,那么:
public class DemoArrayListNames { public static void main(String[] args) { List<String> one = new ArrayList<>(); // ... List<String> two = new ArrayList<>(); // ... // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名; List<String> oneA = new ArrayList<>(); for (String name : one) { if (name.length() == 3) { oneA.add(name); } } // 第一个队伍筛选之后只要前3个人; List<String> oneB = new ArrayList<>(); for (int i = 0; i < 3; i++) { oneB.add(oneA.get(i)); } // 第二个队伍只要姓张的成员姓名; List<String> twoA = new ArrayList<>(); for (String name : two) { if (name.startsWith("张")) { twoA.add(name); } } // 第二个队伍筛选之后不要前2个人; List<String> twoB = new ArrayList<>(); for (int i = 2; i < twoA.size(); i++) { twoB.add(twoA.get(i)); } // 将两个队伍合并为一个队伍; List<String> totalNames = new ArrayList<>(); totalNames.addAll(oneB); totalNames.addAll(twoB); // 根据姓名创建Person对象; List<Person> totalPersonList = new ArrayList<>(); for (String name : totalNames) { totalPersonList.add(new Person(name)); } // 打印整个队伍的Person对象信息。 for (Person person : totalPersonList) { System.out.println(person); } } } 运行结果为: Person{name=‘宋远桥‘} Person{name=‘苏星河‘} Person{name=‘洪七公‘} Person{name=‘张二狗‘} Person{name=‘张天爱‘} Person{name=‘张三‘}
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。
解答
等效的Stream流式处理代码为:
import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.stream.Stream; public class DemoStreamNames { public static void main(String[] args) { List<String> one = new ArrayList<>(); // ... List<String> two = new ArrayList<>(); // ... // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名; // 第一个队伍筛选之后只要前3个人; Stream<String> streamOne = one.stream().filter(s ‐> s.length() == 3).limit(3); // 第二个队伍只要姓张的成员姓名; // 第二个队伍筛选之后不要前2个人; Stream<String> streamTwo = two.stream().filter(s ‐> s.startsWith("张")).skip(2); // 将两个队伍合并为一个队伍; // 根据姓名创建Person对象; // 打印整个队伍的Person对象信息。 Stream.concat(streamOne, streamTwo).map(Person::new).forEach(System.out::println); } } 运行效果完全一样: Person{name=‘宋远桥‘} Person{name=‘苏星河‘} Person{name=‘洪七公‘} Person{name=‘张二狗‘} Person{name=‘张天爱‘} Person{name=‘张三‘}
总结:函数拼接与终结方法
在上述介绍的各种方法中,凡是返回值仍然为 Stream 接口的为函数拼接方法,它们支持链式调用;而返回值不再为 Stream 接口的为终结方法,不再支持链式调用。如下表所示:
并发流
当需要对存在于集合或数组中的若干元素进行并发操作时,简直就是噩梦!我们需要仔细考虑多线程环境下的原子性、竞争甚至锁问题,即便是 java.util.concurrent.ConcurrentMap<K, V> 接口也必须谨慎地正确使用。
而对于Stream流来说,这很简单。
转换为并发流
Stream 的父接口 java.util.stream.BaseStream 中定义了一个 parallel 方法:
S parallel();
只需要在流上调用一下无参数的 parallel 方法,那么当前流即可变身成为支持并发操作的流,返回值仍然为
Stream 类型。例如:
import java.util.stream.Stream; public class Demo13StreamParallel { public static void main(String[] args) { Stream<Integer> stream = Stream.of(10, 20, 30, 40, 50).parallel(); } }
直接获取并发流
在通过集合获取流时,也可以直接调用 parallelStream 方法来直接获取支持并发操作的流。方法定义为:
default Stream<E> parallelStream() {...}
应用代码为:
import java.util.ArrayList; import java.util.Collection; import java.util.stream.Stream; public class Demo13StreamParallel { public static void main(String[] args) { Collection<String> coll = new ArrayList<>(); Stream<String> stream = coll.parallelStream(); } }
使用并发流多次执行下面这段代码,结果的顺序在很大概率上是不一定的:
import java.util.stream.Stream; public class Demo13StreamParallel { public static void main(String[] args) { Stream.of(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100) .parallel().forEach(System.out::println); } }
收集Stream结果
对流操作完成之后,如果需要将其结果进行收集,例如获取对应的集合、数组等,如何操作?
收集到集合中
Stream流提供 collect 方法,其参数需要一个 java.util.stream.Collector<T,A, R> 接口对象来指定收集到哪种集合中。幸运的是, java.util.stream.Collectors 类提供一些方法,可以作为 Collector 接口的实例:
public static <T> Collector<T, ?, List<T>> toList() :转换为 List 集合。
public static <T> Collector<T, ?, Set<T>> toSet() :转换为 Set 集合。
下面是这两个方法的基本使用代码:
import java.util.List; import java.util.Set; import java.util.stream.Collectors; import java.util.stream.Stream; public class Demo15StreamCollect { public static void main(String[] args) { Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50"); List<String> list = stream.collect(Collectors.toList()); Set<String> set = stream.collect(Collectors.toSet()); } }
收集到数组中
Stream提供 toArray 方法来将结果放到一个数组中,由于泛型擦除的原因,返回值类型是Object[]的:
Object[] toArray();
其使用场景如:
import java.util.stream.Stream; public class Demo16StreamArray { public static void main(String[] args) { Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50"); Object[] objArray = stream.toArray(); } }
解决泛型数组问题
有了Lambda和方法引用之后,可以使用 toArray 方法的另一种重载形式传递一个 IntFunction<A[]> 的函数,继
而从外面指定泛型参数。方法签名:
<A> A[] toArray(IntFunction<A[]> generator);
有了它,上例代码中不再局限于 Object[] 结果,而可以得到 String[] 结果:
import java.util.stream.Stream; public class Demo17StreamArray { public static void main(String[] args) { Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50"); String[] strArray = stream.toArray(String[]::new); } }
既然数组也是有构造器的,那么传递一个数组的构造器引用即可。
Java仍然没有泛型数组,原因同样是泛型擦除。
将数组元素加到集合中
请通过Stream流的方式,将下面数组当中的元素添加(收集)到 List 集合当中:
public class DemoCollect { public static void main(String[] args) { int[] array = { 10, 20, 30, 40, 50 }; } } 解答 首先需要将数组转换成为流,然后再通过 collect 方法收集到 List 集合中: import java.util.List; import java.util.stream.Collectors; import java.util.stream.Stream; public class DemoCollect { public static void main(String[] args) { String[] array = { "Java", "Groovy", "Scala", "Kotlin" }; List<String> list = Stream.of(array).collect(Collectors.toList()); } }
标签:其他 origin add 类对象 应该 ret mmap 函数式 可变参数
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