Java--Stream流详解

MinggeQingchun 2023-04-10 原文

Stream是Java 8 API添加的一个新的抽象，称为流Stream，以一种声明性方式处理数据集合（侧重对于源数据计算能力的封装，并且支持序列与并行两种操作方式）

Stream流是从支持数据处理操作的源生成的元素序列，源可以是数组、文件、集合、函数。流不是集合元素，它不是数据结构并不保存数据，它的主要目的在于计算

Stream流是对集合（Collection）对象功能的增强，与Lambda表达式结合，可以提高编程效率、间接性和程序可读性。

特点

1、代码简洁：函数式编程写出的代码简洁且意图明确，使用stream接口让你从此告别for循环

2、多核友好：Java函数式编程使得编写并行程序如此简单，就是调用一下方法

流程

1、将集合转换为Stream流（或者创建流）

2、操作Stream流（中间操作，终端操作）

stream流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作(terminal operation)得到前面处理的结果

接口继承关系

BaseStream：基础接口，声明了流管理的核心方法；

Stream：核心接口，声明了流操作的核心方法，其他接口为指定类型的适配

一、流创建操作

生成流的方式主要有五种

1、Stream创建

Stream<Integer> stream1 = Stream.of(1,2,3,4,5);

2、Collection集合创建（应用中最常用的一种）

List<Integer> integerList = new ArrayList<>();
        integerList.add(1);
        integerList.add(2);
        integerList.add(3);
        integerList.add(4);
        integerList.add(5);
        Stream<Integer> listStream = integerList.stream();

3、Array数组创建

int[] intArr = {1, 2, 3, 4, 5};
        IntStream arrayStream = Arrays.stream(intArr);

通过Arrays.stream方法生成流，并且该方法生成的流是数值流【即IntStream】而不是 Stream

注：

使用数值流可以避免计算过程中拆箱装箱，提高性能。

Stream API提供了mapToInt、mapToDouble、mapToLong三种方式将对象流【即Stream 】转换成对应的数值流，同时提供了boxed方法将数值流转换为对象流

4、文件创建

try {
            Stream<String> fileStream = Files.lines(Paths.get("data.txt"), Charset.defaultCharset());
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

通过Files.line方法得到一个流，并且得到的每个流是给定文件中的一行

5、函数创建

iterator

Stream<Integer> iterateStream = Stream.iterate(0, n -> n + 2).limit(5);

iterate方法接受两个参数，第一个为初始化值，第二个为进行的函数操作，因为iterator生成的流为无限流，通过limit方法对流进行了截断，只生成5个偶数

generator

Stream<Double> generateStream = Stream.generate(Math::random).limit(5);

generate方法接受一个参数，方法参数类型为Supplier ，由它为流提供值。generate生成的流也是无限流，因此通过limit对流进行了截断

二、操作符

流的操作类型主要分为两种：中间操作符、终端操作符

（一）中间操作符

通常对于Stream的中间操作，可以视为是源的查询，并且是懒惰式的设计，对于源数据进行的计算只有在需要时才会被执行，与数据库中视图的原理相似；

Stream流的强大之处便是在于提供了丰富的中间操作，相比集合或数组这类容器，极大的简化源数据的计算复杂度

一个流可以跟随零个或多个中间操作。其目的主要是打开流，做出某种程度的数据映射/过滤，然后返回一个新的流，交给下一个操作使用

这类操作都是惰性化的，仅仅调用到这类方法，并没有真正开始流的遍历，真正的遍历需等到终端操作时，常见的中间操作有下面即将介绍的 filter、map 等

流方法	含义	示例
filter	用于通过设置的条件过滤出元素	List strings = Arrays.asList(“abc”, “”, “bc”, “efg”, “abcd”,"", “jkl”); List filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
map	接受一个函数作为参数。这个函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素（使用映射一词，是因为它和转换类似，但其中的细微差别在于它是“创建一个新版本”而不是去“修改”）	List strings = Arrays.asList(“abc”, “abc”, “bc”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); List mapped = strings.stream().map(str->str+"-itcast").collect(Collectors.toList());
distinct	返回一个元素各异（根据流所生成元素的hashCode和equals方法实现）的流	List numbers = Arrays.asList(1, 2, 1, 3, 3, 2, 4);numbers.stream().filter(i -> i % 2 == 0).distinct().forEach(System.out::println);
sorted	返回排序后的流	List strings1 = Arrays.asList(“abc”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); List sorted1 = strings1.stream().sorted().collect(Collectors.toList());
limit	会返回一个不超过给定长度的流	List strings = Arrays.asList(“abc”, “abc”, “bc”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); List limited = strings.stream().limit(3).collect(Collectors.toList());
skip	返回一个扔掉了前n个元素的流	List strings = Arrays.asList(“abc”, “abc”, “bc”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); List skiped = strings.stream().skip(3).collect(Collectors.toList());
flatMap	使用flatMap方法的效果是，各个数组并不是分别映射成一个流，而是映射成流的内容。所有使用map(Arrays::stream)时生成的单个流都被合并起来，即扁平化为一个流	List strings = Arrays.asList(“abc”, “abc”, “bc”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); Stream flatMap = strings.stream().flatMap(Java8StreamTest::getCharacterByString);
peek	对元素进行遍历处理	List strings = Arrays.asList(“abc”, “abc”, “bc”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); strings .stream().peek(str-> str + "a").forEach(System.out::println);

    public static void main(String[] args) {
        List<User> userList = getUserList();
    }

    private static List<User> getUserList() {
        List<User> userList = new ArrayList<>();

        userList.add(new User(1,"张三",18,"上海"));
        userList.add(new User(2,"王五",16,"上海"));
        userList.add(new User(3,"李四",20,"上海"));
        userList.add(new User(4,"张雷",22,"北京"));
        userList.add(new User(5,"张超",15,"深圳"));
        userList.add(new User(6,"李雷",24,"北京"));
        userList.add(new User(7,"王爷",21,"上海"));
        userList.add(new User(8,"张三丰",18,"广州"));
        userList.add(new User(9,"赵六",16,"广州"));
        userList.add(new User(10,"赵无极",26,"深圳"));

        return userList;
    }

1、filter；过滤

用于通过设置的条件过滤出元素

//1、filter：输出ID大于6的user对象
List<User> filetrUserList = userList.stream().filter(user -> user.getId() > 6).collect(Collectors.toList());
filetrUserList.forEach(System.out::println);

2、map

接受一个函数作为参数。这个函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素（使用映射一词，是因为它和转换类似，但其中的细微差别在于它是“创建一个新版本”而不是去“修改”）

//2、map
List<String> mapUserList = userList.stream().map(user -> user.getName() + "用户").collect(Collectors.toList());
mapUserList.forEach(System.out::println);

3、distinct：去重

返回一个元素各异（根据流所生成元素的hashCode和equals方法实现）的流

//3、distinct：去重
List<String> distinctUsers =  userList.stream().map(User::getCity).distinct().collect(Collectors.toList());
distinctUsers.forEach(System.out::println);

4、sorted

返回排序后的流

//4、sorted：排序，根据名字倒序
userList.stream().sorted(Comparator.comparing(User::getName).reversed()).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);

5、limit

会返回一个不超过给定长度的流

//5、limit：取前5条数据
userList.stream().limit(5).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);

6、skip

返回一个扔掉了前n个元素的流

//6、skip：跳过第几条取后几条
userList.stream().skip(7).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);

7、flatMap

使用flatMap方法的效果是，各个数组并不是分别映射成一个流，而是映射成流的内容。所有使用map(Arrays::stream)时生成的单个流都被合并起来，即扁平化为一个流

//7、flatMap：数据拆分一对多映射
userList.stream().flatMap(user -> Arrays.stream(user.getCity().split(","))).forEach(System.out::println);

map：对流中每一个元素进行处理
flatMap：流扁平化，让你把一个流中的“每个值”都换成另一个流，然后把所有的流连接起来成为一个流
本质区别：map是对一级元素进行操作，flatmap是对二级元素操作map返回一个值；flatmap返回一个流，多个值

应用场景：map对集合中每个元素加工,返回加工后结果；flatmap对集合中每个元素加工后，做扁平化处理后（拆分层级，放到同一层）然后返回

8、peek

对元素进行遍历处理

//8、peek：对元素进行遍历处理，每个用户ID加1输出
userList.stream().peek(user -> user.setId(user.getId()+1)).forEach(System.out::println);

（二）终端操作符

Stream流执行完终端操作之后，无法再执行其他动作，否则会报状态异常，提示该流已经被执行操作或者被关闭，想要再次执行操作必须重新创建Stream流

一个流有且只能有一个终端操作，当这个操作执行后，流就被关闭了，无法再被操作，因此一个流只能被遍历一次，若想在遍历需要通过源数据在生成流。

终端操作的执行，才会真正开始流的遍历。如 count、collect 等

流方法	含义	示例
collect	收集器，将流转换为其他形式	List strings = Arrays.asList(“cv”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); Set set = strings.stream().collect(Collectors.toSet()); List list = strings.stream().collect(Collectors.toList()); Map<String, String> map = strings.stream().collect(Collectors.toMap(v ->v.concat("_name"), v1 -> v1, (v1, v2) -> v1));
forEach	遍历流	List strings = Arrays.asList(“cv”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”);strings.stream().forEach(s -> out.println(s));
findFirst	返回第一个元素	List strings = Arrays.asList(“cv”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); Optional first = strings.stream().findFirst();
findAny	将返回当前流中的任意元素	List strings = Arrays.asList(“cv”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); Optional any = strings.stream().findAny();
count	返回流中元素总数	List strings = Arrays.asList(“cv”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); long count = strings.stream().count();
sum	求和	int sum = userList.stream().mapToInt(User::getId).sum();
max	最大值	int max = userList.stream().max(Comparator.comparingInt(User::getId)).get().getId();
min	最小值	int min = userList.stream().min(Comparator.comparingInt(User::getId)).get().getId();
anyMatch	检查是否至少匹配一个元素，返回boolean	List strings = Arrays.asList(“abc”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); boolean b = strings.stream().anyMatch(s -> s == “abc”);
allMatch	检查是否匹配所有元素，返回boolean	List strings = Arrays.asList(“abc”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); boolean b = strings.stream().allMatch(s -> s == “abc”);
noneMatch	检查是否没有匹配所有元素，返回boolean	List strings = Arrays.asList(“abc”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); boolean b = strings.stream().noneMatch(s -> s == “abc”);
reduce	可以将流中元素反复结合起来，得到一个值	List strings = Arrays.asList(“cv”, “abd”, “aba”, “efg”, “abcd”,“jkl”, “jkl”); Optional reduce = strings.stream().reduce((acc,item) -> {return acc+item;});if(reduce.isPresent())out.println(reduce.get());

1、collect

收集器，将流转换为其他形式

//1、collect：收集器，将流转换为其他形式
        Set set = userList.stream().collect(Collectors.toSet());
        set.forEach(System.out::println);
        System.out.println("--------------------------");
        List list = userList.stream().collect(Collectors.toList());
        list.forEach(System.out::println);

2、forEach

遍历流

//2、forEach：遍历流
userList.stream().forEach(user -> System.out.println(user));
userList.stream().filter(user -> "上海".equals(user.getCity())).forEach(System.out::println);

3、findFirst

返回第一个元素

//3、findFirst：返回第一个元素
User firstUser = userList.stream().findFirst().get();
User firstUser1 = userList.stream().filter(user -> "上海".equals(user.getCity())).findFirst().get();

4、findAny

将返回当前流中的任意元素

//4、findAny：将返回当前流中的任意元素
User findUser = userList.stream().findAny().get();
User findUser1 = userList.stream().filter(user -> "上海".equals(user.getCity())).findAny().get();

5、count

返回流中元素总数

//5、count：返回流中元素总数
long count = userList.stream().filter(user -> user.getAge() > 20).count();
System.out.println(count);

6、sum

求和

//6、sum：求和
int sum = userList.stream().mapToInt(User::getId).sum();

7、max

最大值

//7、max：最大值
int max = userList.stream().max(Comparator.comparingInt(User::getId)).get().getId();

8、min

最小值

//8、min：最小值
int min = userList.stream().min(Comparator.comparingInt(User::getId)).get().getId();

9、anyMatch

检查是否至少匹配一个元素，返回boolean

//9、anyMatch：检查是否至少匹配一个元素
boolean matchAny = userList.stream().anyMatch(user -> "北京".equals(user.getCity()));

10、allMatch

检查是否匹配所有元素，返回boolean

//10、allMatch：检查是否匹配所有元素
boolean matchAll = userList.stream().allMatch(user -> "北京".equals(user.getCity()));

11、noneMatch

检查是否没有匹配所有元素，返回boolean

//11、noneMatch：检查是否没有匹配所有元素，返回boolean
boolean nonaMatch = userList.stream().allMatch(user -> "云南".equals(user.getCity()));

12、reduce

可以将流中元素反复结合起来，得到一个值

        //12、reduce：将流中元素反复结合起来，得到一个值
        Optional reduce = userList.stream().reduce((user, user2) -> {
            return user;
        });
        if(reduce.isPresent()) System.out.println(reduce.get());

三、Collect收集

Collector：结果收集策略的核心接口，具备将指定元素累加存放到结果容器中的能力；并在Collectors工具中提供了Collector接口的实现类

1、toList

将用户ID存放到List集合中

List<Integer> idList = userList.stream().map(User::getId).collect(Collectors.toList()) ;

2、toMap

将用户ID和Name以Key-Value形式存放到Map集合中

Map<Integer,String> userMap = userList.stream().collect(Collectors.toMap(User::getId,User::getName));

3、toSet

将用户所在城市存放到Set集合中

Set<String> citySet = userList.stream().map(User::getCity).collect(Collectors.toSet());

4、counting

符合条件的用户总数

long count = userList.stream().filter(user -> user.getId()>1).collect(Collectors.counting());

5、summingInt

对结果元素即用户ID求和

Integer sumInt = userList.stream().filter(user -> user.getId()>2).collect(Collectors.summingInt(User::getId)) ;

6、minBy

筛选元素中ID最小的用户

User maxId = userList.stream().collect(Collectors.minBy(Comparator.comparingInt(User::getId))).get() ;

7、joining

将用户所在城市，以指定分隔符链接成字符串；

String joinCity = userList.stream().map(User::getCity).collect(Collectors.joining("||"));

8、groupingBy

按条件分组，以城市对用户进行分组；

Map<String,List<User>> groupCity = userList.stream().collect(Collectors.groupingBy(User::getCity));

1、orElse(null)


    /**
     * Return the value if present, otherwise return {@code other}.
     *
     * @param other the value to be returned if there is no value present, may
     * be null
     * @return the value, if present, otherwise {@code other}
     * 返回值，如果存在，否则返回其他
     */
    public T orElse(T other) {
        return value != null ? value : other;
    }

表示如果一个都没找到返回null（orElse()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElse中设置的默认值）

2、orElseGet(null)


    /**
     * Return the value if present, otherwise invoke {@code other} and return
     * the result of that invocation.
     *
     * @param other a {@code Supplier} whose result is returned if no value
     * is present
     * @return the value if present otherwise the result of {@code other.get()}
     * @throws NullPointerException if value is not present and {@code other} is
     * null
     * 返回值如果存在，否则调用其他值并返回该调用的结果
     */
    public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
        return value != null ? value : other.get();
    }

表示如果一个都没找到返回null（orElseGet()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElseGet中设置的默认值）

orElse（）接受类型T的任何参数，而orElseGet（）接受类型为Supplier的函数接口，该接口返回类型为T的对象

orElse(null)和orElseGet(null)区别：

1、当返回Optional的值是空值null时，无论orElse还是orElseGet都会执行

2、而当返回的Optional有值时，orElse会执行，而orElseGet不会执行

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Optional;
import java.util.stream.Collectors;

public class TestStream {
    public static void main(String[] args) {
        List<User> list = new ArrayList<>();

        //定义三个用户对象
        User user1 = new User();
        user1.setUserName("admin");
        user1.setAge(16);
        user1.setSex("男");

        User user2 = new User();
        user2.setUserName("root");
        user2.setAge(20);
        user2.setSex("女");

        User user3 = new User();
        user3.setUserName("admin");
        user3.setAge(18);
        user3.setSex("男");

        User user4 = new User();
        user4.setUserName("admin11");
        user4.setAge(22);
        user4.setSex("女");

        //添加用户到集合中
        list.add(user1);
        list.add(user2);
        list.add(user3);
        list.add(user4);

        /*
        在集合中查询用户名包含admin的集合
        */
        List<User> userList = list.stream().filter(user -> user.getUserName().contains("admin")
                            && user.getAge() <= 20).collect(Collectors.toList());
        System.out.println(userList);

        /*
        在集合中查询出第一个用户名为admin的用户
        */
        Optional<User> user = list.stream().filter(userTemp -> "admin".equals(userTemp.getUserName())).findFirst();
        System.out.println(user);

        /*
        orElse(null)表示如果一个都没找到返回null（orElse()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElse中设置的默认值）
        orElseGet(null)表示如果一个都没找到返回null（orElseGet()中可以塞默认值。如果找不到就会返回orElseGet中设置的默认值）
        orElse()和orElseGet()区别：在使用方法时，即使没有值 也会执行 orElse 内的方法， 而 orElseGet则不会
        */
        //没值
        User a =  list.stream().filter(userT-> userT.getAge() == 12).findFirst().orElse(getMethod("a"));
        User b =  list.stream().filter(userT11-> userT11.getAge() == 12).findFirst().orElseGet(()->getMethod("b"));
        //有值
        User c =  list.stream().filter(userT2-> userT2.getAge() == 16).findFirst().orElse(getMethod("c"));
        User d =  list.stream().filter(userT22-> userT22.getAge() == 16).findFirst().orElseGet(()->getMethod("d"));
        System.out.println("a："+a);
        System.out.println("b："+b);
        System.out.println("c："+c);
        System.out.println("d："+d);
    }

    public static User getMethod(String name){
        System.out.println(name + "执行了方法");

        return null;
    }
}

参考链接

Java 8 Stream | 菜鸟教程

Java基础｜Stream流原理与用法总结

Java中的Stream流详解_DJL_DJL_DJL的博客-CSDN博客_java中stream

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