Stream流

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：

public class Demo10ForEach {

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");

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 。

那怎么办？在Java 8之前的做法可能为：

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。

public class Demo11NormalFilter {

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);

}

}

}

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：

public class Demo12StreamFilter {

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(s -> System.out.println(s));

}

}

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。

备注：“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）。

获取流方式

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。

方式 1 : 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;

/*

获取Stream流的方式

​

1.Collection中 方法

Stream stream()

2.Stream接口 中静态方法

of(T...t) 向Stream中添加多个数据

*/

public class Demo13GetStream {

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();

}

}

方式 2: 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 Demo14GetStream {

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);

}

}

备注：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。

forEach : 逐一处理

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 Demo15StreamForEach {

public static void main(String[] args) {

Stream<String> stream =  Stream.of("大娃","二娃","三娃","四娃","五娃","六娃","七娃","爷爷","蛇精","蝎子精");

//Stream<String>stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");

stream.forEach((String str)->{System.out.println(str);});

}

}

在这里，lambda表达式(Stringstr)->{System.out.println(str);}就是一个Consumer函数式接口的示例。

filter ：过滤

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）作为筛选条件。

基本使用

Stream流中的filter方法基本使用的代码如：

public class Demo16StreamFilter {

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((String s) -> {return 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。

count ：统计个数

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 Demo17StreamCount {

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

}

}

limit ：取用前几个

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):获取Stream流对象中的前n个元素,返回一个新的Stream流对象

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 Demo18StreamLimit {

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

}

}

skip ：跳过前几个

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): 跳过Stream流对象中的前n个元素,返回一个新的Stream流对象

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 Demo19StreamSkip {

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

}

}

concat ：组合

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): 把参数列表中的两个Stream流对象a和b,合并成一个新的Stream流对象

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 Demo20StreamConcat {

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);

}

}

Stream 综合案例

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.    打印整个队伍的姓名信息。

两个队伍（集合）的代码如下：

public class Demo21ArrayListNames {

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");

// ....

}

}

Stream 方式

等效的Stream流式处理代码为：

public class Demo23StreamNames {

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).forEach(s->System.out.println(s));

}

}

运行效果完全一样：

宋远桥

苏星河

洪七公

张二狗

张天爱

张三在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：

public class Demo10ForEach {

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");

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 。

那怎么办？在Java 8之前的做法可能为：

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。

public class Demo11NormalFilter {

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);

}

}

}

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：

public class Demo12StreamFilter {

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(s -> System.out.println(s));

}

}

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。

备注：“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）。

获取流方式

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。

方式 1 : 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;

/*

获取Stream流的方式

​

1.Collection中 方法

Stream stream()

2.Stream接口 中静态方法

of(T...t) 向Stream中添加多个数据

*/

public class Demo13GetStream {

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();

}

}

方式 2: 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 Demo14GetStream {

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);

}

}

备注：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。

forEach : 逐一处理

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 Demo15StreamForEach {

public static void main(String[] args) {

Stream<String> stream =  Stream.of("大娃","二娃","三娃","四娃","五娃","六娃","七娃","爷爷","蛇精","蝎子精");

//Stream<String>stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");

stream.forEach((String str)->{System.out.println(str);});

}

}

在这里，lambda表达式(Stringstr)->{System.out.println(str);}就是一个Consumer函数式接口的示例。

filter ：过滤

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）作为筛选条件。

基本使用

Stream流中的filter方法基本使用的代码如：

public class Demo16StreamFilter {

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((String s) -> {return 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。

count ：统计个数

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 Demo17StreamCount {

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

}

}

limit ：取用前几个

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):获取Stream流对象中的前n个元素,返回一个新的Stream流对象

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 Demo18StreamLimit {

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

}

}

skip ：跳过前几个

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): 跳过Stream流对象中的前n个元素,返回一个新的Stream流对象

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 Demo19StreamSkip {

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

}

}

concat ：组合

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): 把参数列表中的两个Stream流对象a和b,合并成一个新的Stream流对象

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 Demo20StreamConcat {

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);

}

}

Stream 综合案例

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.    打印整个队伍的姓名信息。

两个队伍（集合）的代码如下：

public class Demo21ArrayListNames {

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");

// ....

}

}

Stream 方式

等效的Stream流式处理代码为：

public class Demo23StreamNames {

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).forEach(s->System.out.println(s));

}

}

运行效果完全一样：

宋远桥

苏星河

洪七公

张二狗

张天爱

张三

函数拼接与终结方法 [ 了解 ]

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：

函数拼接与终结方法 [ 了解 ]

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：