Stream流式计算

引出

JDK 8 引入了流式计算（Stream API），它为集合类提供了一种高效、可读性强的操作方式。Stream API 允许你以声明式的方式处理数据，并且支持并行计算。下面是 JDK 8 中流式计算的主要 API 及其相应的示例。

Java 8引入了Stream API，它提供了一种高效且易于使用的数据处理方式，特别适合集合对象的操作，如过滤、映射、排序等。Stream AP!不仅可以提高代码的可读性和简洁性，还能利用多核处理器的优势讲行并行处理。让我们通过两个具体的例子来感受下Java Stream APl带来的便利，对比在Stream AP引入之前的传统做法。

1. 创建流 (Stream Creation)

你可以从集合、数组、生成器、文件等创建流。

// 从集合创建流
List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c", "d");
Stream<String> streamFromList = list.stream();

// 从数组创建流
String[] array = {"a", "b", "c", "d"};
Stream<String> streamFromArray = Arrays.stream(array);

// 使用 Stream.of() 创建流
Stream<String> stream = Stream.of("a", "b", "c");

// 使用 Stream.generate() 创建无限流
Stream<Double> randomNumbers = Stream.generate(Math::random);

// 使用 Stream.iterate() 创建流
Stream<Integer> numbers = Stream.iterate(0, n -> n + 2);

// 从文件生成流 (Java 8 NIO Files.lines)
Stream<String> lines = Files.lines(Paths.get("file.txt"), Charset.defaultCharset());

2. 中间操作 (Intermediate Operations)

这些操作是惰性求值的，即仅在终端操作触发时才会执行。

2.1 过滤 (Filter)

根据条件过滤元素。

List<String> result = list.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("a"))
    .collect(Collectors.toList());

2.2 映射 (Map)

将每个元素映射为另一种元素。

List<String> result = list.stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .collect(Collectors.toList());

2.3 扁平化 (FlatMap)

将每个元素的流展开为单个流。

List<List<String>> listOfLists = Arrays.asList(
    Arrays.asList("a", "b"),
    Arrays.asList("c", "d")
);
List<String> result = listOfLists.stream()
    .flatMap(Collection::stream)
    .collect(Collectors.toList());

2.4 排序 (Sorted)

对流中的元素进行排序。

List<String> result = list.stream()
    .sorted()
    .collect(Collectors.toList());

2.5 去重 (Distinct)

去除流中的重复元素。

List<String> result = list.stream()
    .distinct()
    .collect(Collectors.toList());

2.6 限制 (Limit)

限制流中的元素数量。

List<String> result = list.stream()
    .limit(2)
    .collect(Collectors.toList());

2.7 跳过 (Skip)

跳过前 n 个元素。

List<String> result = list.stream()
    .skip(2)
    .collect(Collectors.toList());

3. 终端操作 (Terminal Operations)

这些操作会触发流的执行，并生成一个结果。

3.1 收集 (Collect)

将流结果收集为列表、集合或映射。

List<String> result = list.stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .collect(Collectors.toList());

3.2 迭代 (ForEach)

遍历流中的每个元素。

list.stream()
    .forEach(System.out::println);

3.3 匹配 (Match)

检查流中的元素是否满足特定条件，返回布尔值。

boolean anyStartsWithA = list.stream()
    .anyMatch(s -> s.startsWith("a"));

3.4 查找 (Find)

查找符合条件的第一个或任意一个元素。

Optional<String> first = list.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("a"))
    .findFirst();

3.5 归约 (Reduce)

将流中的元素组合成一个结果。

Optional<String> concatenated = list.stream()
    .reduce((s1, s2) -> s1 + s2);

3.6 计数 (Count)

计算流中元素的数量。

long count = list.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("a"))
    .count();

4. 并行流 (Parallel Stream)

流可以并行执行以提高性能。

List<String> result = list.parallelStream()
    .filter(s -> s.startsWith("a"))
    .collect(Collectors.toList());

总结

JDK 8 的 Stream API 提供了强大的流式数据处理功能，允许你以声明式的方式对集合进行复杂的操作。通过使用流，可以写出更简洁、更易维护的代码，同时在需要时利用并行流提高性能。

典型案例——计算列表中所有数字的总和

没有Stream APl的做法:

List<Integer>numbers=Arrays.asList(1，2，3，4，5);
int sum = 0;
for(Integer number :numbers){
    sum += number;
}

这个传统的for-each循环遍历列表中的每一个元素，累加它们的值来计算总和。使用stream APl的做法:

List<Integer>numbers=Arrays.asList(1，2，3，4，5);
int sum = numbers.stream()
    .mapToInt(Integer::intValue)
    .sum();

通过Stream API，我们可以先使用 mapToInt() 将 Integer 流转换为 Intstream (这是为了高效处理基本类型)，然后直接调用 sum() 方法来计算总和，极大地简化了代码。