Stream的到来,也得益于lambda表达式带来函数式编程,用于解决集合类库既有的弊端。
Stream是一种流式思想,类似于工厂的流水线。工厂的流水线,我们可以在不同的关口设置筛选、检查等,那么这里的Stream也可以类似的理解。
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:
将集合A根据条件一过滤为子集B;
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:
public class Demo02NormalFilter {
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");
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:
首先筛选所有姓张的人;
然后筛选名字有三个字的人;
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。
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。
public class Demo03StreamFilter {
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");
list.stream()
.filter(s -> s.startsWith("张"))
.filter(s -> s.length() == 3)
.forEach(System.out::println);
}
}
java.util.stream.Stream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。
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();
}
}
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<>();
// ...
//获取所有的key集合
Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
//获取所有的value集合
Stream<String> valueStream = map.values().stream();
获取所有的key-value集合
Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
}
}
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 = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
Stream<String> stream = Stream.of(array);
}
}
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。)
常用方法如下(本小节之外的更多方法,请自行参考API文档。):
方法名 | 方法作用 | 方法种类 | 是否支持链式调用 |
---|---|---|---|
count | 统计个数 | 终结 | 否 |
forEach | 逐一处理 | 终结 | 否 |
filter | 过滤 | 函数拼接 | 是 |
limit | 取用前几个 | 函数拼接 | 是 |
skip | 跳过前几个 | 函数拼接 | 是 |
map | 映射 | 函数拼接 | 是 |
concat | 组合 | 函数拼接 | 是 |
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("张无忌", "张三丰", "周芷若");
stream.forEach(s->System.out.println(s));
}
}
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:
public class Demo09StreamCount {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));
System.out.println(result.count()); // 2
}
}
可以通过filter
方法将一个流转换成另一个子集流。方法声明:
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。
Stream流中的filter
方法基本使用的代码如:
public class Demo07StreamFilter {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
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。
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("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.limit(2);
System.out.println(result.count()); // 2
}
}
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("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.skip(2);
System.out.println(result.count()); // 1
}
}
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。
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(s->Integer.parseInt(s));
}
}
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)。
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)
这是一个静态方法,与java.lang.String
当中的concat
方法是不同的。
import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamConcat {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> streamA = Stream.of("张无忌");
Stream<String> streamB = Stream.of("张翠山");
Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);
}
}
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?
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());
}
}
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();
}
}