JAVA 8 Streams

什么是Stream

首先要说的是，不要被它的名称骗了，这里的Stream跟JAVA I/O中的InputStream和OutputStream是两个不同的概念。Java 8中的Stream其实是函数式编程里Monad的概念，关于Monad，感觉还是比较抽象，不好理解，可以参考这篇文章，个人觉得还是比较好看懂的，简单说，Monad就是一种设计模式，表示将一个运算过程，通过函数拆解成互相连接的多个步骤，有点链式操作的感觉。

如下，是一个Stream的例子

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Snippet
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> myList = Arrays.asList("a1", "a2", "b1", "c2", "c1");

        myList
            .stream()
            .filter(s -> s.startsWith("c"))       //过滤以c字母开头
            .map(String::toUpperCase)        //字符变成大写
            .sorted()                                     //排序
            .forEach(System.out::println);    //打印输出
    }
}

使用Stream的好处

• 对JAVA集合（Collection）对象功能的增强，方便对集合进行各类操作（过滤、求最大值、最小值、统计等）；
• 更加高效，提供串行和并行两种模式，并行模式利用了Java中的fork/join框架技术，能充分利用多核处理器，提高程序并发性；

Stream的特征

• 不是一个数据结构
• 为lambda表达式设计
• 不支持索引访问
• 很方便的作为数组或集合输出
• 支持惰性访问
• 并行计算

如何得到Stream对象

从 Collection 和数组

• Collection.stream()
• Collection.parallelStream()
• Arrays.stream(T array) or Stream.of()

从 BufferedReader

• java.io.BufferedReader.lines()

静态工厂

• java.util.stream.IntStream.range()
• java.nio.file.Files.walk()

自己创建

• java.util.Spliterator

其它

• Random.ints()
• BitSet.stream()
• Pattern.splitAsStream(java.lang.CharSequence)
• JarFile.stream()
• 。。。

Stream的操作类型

Stream有两种类型的操作：Intermediate操作和Terminal操作。

Intermediate（中间操作）

Stream可以进行多次的Intermediate操作，如前面开头的那个例子，其中filter、map、sorted都是Intermediate操作，注意该操作是惰性化的，当调用到该方法的时候，并没有真正开始Stream的遍历。

Terminal（结束操作）

一个Stream只有一个Terminal操作，如前面开头的那个例子，其中forEach就是Terminal操作，Terminal操作是Stream的最后一个操作，这时候才会开始Stream的遍历。

Stream使用示例

Stream的创建

使用Stream.of

import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}

使用Arrays.stream

import java.util.Arrays;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Stream<Integer> stream = Arrays.stream(new Integer[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9});
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}

使用Collection.stream() or Collection.parallelStream()

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Integer> list =
            new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }));

        Stream<Integer> stream = list.stream();    //or list.parallelStream();
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}

使用IntStream.range

import java.util.stream.IntStream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        IntStream stream = IntStream.range(1, 9);
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}

使用Random.ints()

import java.util.Random;
import java.util.stream.IntStream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        IntStream stream = new Random().ints(1, 10);
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}

使用Stream.generate()

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    static int i = 0;
    public static void main(String[] args)
    {
        Stream<Integer> stream = Stream.generate(() -> {
            try
            {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
            return i++;
        });
        stream.forEach(p -> System.out.println(p));
    }
}

其它还有很多，这里暂不一一列出。

Stream类型转集合/数组类型

使用stream.collect(Collectors.toList())

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Integer> list =
            new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }));

        Stream<Integer> stream = list.stream();

        List<Integer> evenNumbersList = stream.filter(i -> i % 2 == 0).collect(Collectors.toList());

        System.out.print(evenNumbersList);
    }
}

使用stream.toArray(EntryType[]::new)

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Integer> list =
            new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }));

        Stream<Integer> stream = list.stream();

        Integer[] evenNumbersArr = stream.filter(i -> i % 2 == 0).toArray(Integer[]::new);

        System.out.print(Arrays.asList(evenNumbersArr));
    }
}

其它转为set，map的类似，不一一列出。

Stream核心操作方法

Intermediate（中间操作），这里只列出常见的几个

filter方法，过滤元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(new String[]{
                    "Amitabh", "Shekhar", "Aman", "Rahul",
                    "Shahrukh", "Salman", "Yana", "Lokesh"}));

        Stream<String> stream = list.stream();

        stream.filter((s) -> s.startsWith("A")).forEach(System.out::println);
    }
}

map方法，修改元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(new String[]{
                    "Amitabh", "Shekhar", "Aman", "Rahul",
                    "Shahrukh", "Salman", "Yana", "Lokesh"}));

        Stream<String> stream = list.stream();

        stream.filter((s) -> s.startsWith("A")).map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);
    }
}

sorted方法，排序，可以传入自定义排序接口Comparator，

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(new String[]{
                    "Amitabh", "Shekhar", "Aman", "Rahul",
                    "Shahrukh", "Salman", "Yana", "Lokesh"}));

        Stream<String> stream = list.stream();

        stream.sorted().map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);
    }
}

Terminal（结束操作），这里只列出常见的几个

这里的例与前面的类似，就不写出全部代码了，列出重要部分。

forEach方法，迭代元素，并执行相关操作

       stream.sorted().map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);

collect方法，从Stream中得到集合

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

        System.out.print(memNamesInUppercase);

Match方法，匹配判断Stream中的元素是否符合指定规则

        boolean matchedResult = list.stream().anyMatch((s) -> s.startsWith("A"));

        System.out.println(matchedResult);

        matchedResult = list.stream().allMatch((s) -> s.startsWith("A"));

        System.out.println(matchedResult);

        matchedResult = list.stream().noneMatch((s) -> s.startsWith("A"));

        System.out.println(matchedResult);

count方法，计数

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

        System.out.println(totalMatched);

reduce方法，元素组合操作，常用于字符串拼接、数值的 sum、min、max、average

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Optional;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<String> list = new ArrayList<String>(Arrays.asList(new String[]{
                    "Amitabh", "Shekhar", "Aman", "Rahul",
                    "Shahrukh", "Salman", "Yana", "Lokesh"}));

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

        reduced.ifPresent(System.out::println);

        //打印结果：Amitabh#Shekhar#Aman#Rahul#Shahrukh#Salman#Yana#Lokesh
    }
}

Stream短路操作

所谓的短路操作。指的是如果符合要求的话，就不继续执行接下来的操作，类似于&&和||操作，

在Stream中，类似的有anyMatch()和findFirst()方法，

anyMatch()，返回布尔值，只要找到一个匹配的元素，就停止接下来的元素遍历；

        boolean matched = list.stream().anyMatch((s) -> s.startsWith("A"));

        System.out.println(matched);

        // Output: true

findFirst()，返回元素，同样，只返回第一个元素，不会全部遍历；

        String firstMatchedName = list.stream().filter((s) -> s.startsWith("L")).findFirst().get();

        System.out.println(firstMatchedName);

        // Output: Lokesh

并发parallelStream

Java 7引入了Fork/Join并行计算框架，能让我们以并行方式来拆分任务和加速处理过程。通常编写并行代码很难而且容易出错, 但使用 Stream API 无需编写一行多线程的代码，就可以很方便地写出高性能的并发程序。

如下示例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamBuilders
{
    public static void main(String[] args)
    {
        List<Integer> list =
            new ArrayList<Integer>(Arrays.asList(new Integer[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }));

        // Here creating a parallel stream
        Stream<Integer> stream = list.parallelStream();
        Integer[] evenNumbersArr = stream.filter(i -> i % 2 == 0).toArray(Integer[]::new);
        System.out.print(Arrays.asList(evenNumbersArr));
    }
}

使用Stream与不用Stream对比

下面给出一个使用Stream与不使用Stream示例，用于统计字符长度为3的字符串个数。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Java8Tester {
   public static void main(String args[]){

      List<String> strings = Arrays.asList("abc", "111", "bc", "efg", "12584","", "1254");

      //使用Java 7, 统计字符长度为3的字符串个数
      long count = 0;
      for(String string: strings){

         if(string.length() == 3){
            count++;
         }
      }
      System.out.println("using java7:Strings of length 3: " + count);

      //使用Java 8的stream, 统计字符长度为3的字符串个数
      count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
      System.out.println("using java8:Strings of length 3: " + count);

   }
}

参考资料

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-java8streamapi/

http://winterbe.com/posts/2014/07/31/java8-stream-tutorial-examples/

https://www.tutorialspoint.com/java8/java8_streams.htm

http://howtodoinjava.com/core-java/collections/java-8-tutorial-streams-by-examples/