Java8-Stream-API-详细使用指南

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1. 概述

Java 8 引入的一个重要的特性无疑是 Stream API。Stream 翻译过来是“流”,突然想到的是大数据处理有个流式计算的概念,数据通过管道经过一个个处理器(Handler)进行筛选,聚合,而且流都具有向量性,强调的是对数据的计算处理,而集合强调的是数据集。Stream 可以看做是一个可操作的数据集序列,它可以指定你希望对集合进行的操作,可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。有点类似于数据库中的增删改查操作。十分高效而且易于使用。

2. 创建 Stream

从不同的数据源创建流有很多方式。被创建的流并不能改变数据源。什么意思呢?打个比方,从一个集合创建流后,对流的操作并不会改变这个集合的数据状态。我们还是举个例子吧。

如上图,我们将一个长度为 3 的集合放入一个流,过滤掉元素长度不超过 4 的元素,然后把剩下的迭代出来。同时我们还打印一下原始的数据源 strArr 集合长度看看是否发生了变化。结果虽然从流中移除了 java 这个元素但是 strArr 却并没有变化。

接下来我们开始梳理一下创建流的方式。

2.1 空流

你应该注意到上图中我用Collections 创建了一个空的List,流也是一样,而且这两者的意义也是一样的。都是避免为没有元素而返回null

2.2 从集合创建流

上面摘自 java 8 Collection<E> 说明只要是 Collection<E> 的实现都可以创建流。

2.3 从数组创建流

我们可以从数组来创建一个流,或者从数组中按照索引截取一部分创建流

2.4 通过构造器创建流

Stream 提供建造者方法来构建流。不过请注意泛型约束,否则返回的是 Object 类型的流。

2.5 无限流

generate() 方法接收 Supplier<T> 函数来生成元素,而且生成如果不加以限制将不会停止,直到内存限制。下面这个例子将生成长度为 10,字符串元素长度为 5 的字符串流

创建无限流的另一种方法是使用 iterate() 方法。和generate() 方法一样都要加以限制。不同的是
iterate() 方法第一个参数作为起始的种子,第二个函数参数来定制生成元素的规则。下面这个例子
是从 1 作为第一个元素,每个元素在上一个元素的基础上加 1,限制长度为 10。下面将打印 1 -10。

2.6 基本类型流

Java 8 提供了从三种基本类型创建流的可能性:int,long 和 double。由于 Stream <T> 是一个通用接口,并且无法使用基本类型作为泛型的类型参数,因此创建了三个新的特殊接口:IntStreamLongStreamDoubleStream

使用这些新的 API 避免了不必要的自动装箱,从而提高了生产率:

以上两个方法的起始都是从 1 开始,步长为 1 创建序列。区别就是 endExclusive=3
range 方法不包含 3,而 rangeClosed 包括 3。

从 Java 8 开始,Random类为生成基本类型流提供了广泛的方法。例如,以下代码创建一个 DoubleStream,它有三个随机double 元素:

2.7 字符串流

String 也可以用作创建流的源。
借助 String 类的 chars() 方法。由于没有 CharStream,在 JDK 的IntStream 用于表示字符流代替。

以下示例根据指定的 RegExString拆分为子字符串:

2.8 文件流

Java NIO 类 Files 允许通过 lines() 方法生成文本文件的Stream <String>。文本的每一行都成为流的一个元素:

你还可以在lines() 方法中指定字符集编码。

2.9 并行流

并行流就是把一个内容分成多个数据块,并用不同的线程分成多个数据块,并用不同的线程分别处理每个数据块的流。底层用了 Fork/Join 框架。该流主要用来处理大批量的数据源。少量数据不建议使用。带有 parallel 的声明方式都是并行流,这里不在介绍。

但是使用一定要注意数据并行处理同步。要么使用同步集合,诸如 Collections.synchronized 系列。或者在并行流收集元素到集合中时,调用 collect 方法,一定不要采用 Foreach 方法或者 map 方法。

3. 流的引用

只要只调用中间操作,就可以实例化一个流并具有对它的可访问引用。执行终端操作会使流不可访问。从技术上讲,以下代码看上去是有效的:

第 3 行是终端操作 如果接着执行第 4 行对 stream 进行重用将触发IllegalStateException。一定要谨记 Java 8 中同一个 Stream 在终端操作后是不能重用的。正确的做法是这样的:

4. 流的中间操作

中间操作就是对数据源中的数据的计算操作。其实上面我们已经对流进行很多的中间操作比如 filter()limit() 等等。
网上很著名的一些中间操作讲解



5. 流的生命周期

创建 Stream 一个数据源(如:集合、数组),获取一个流
中间操作 一个中间操作链,对数据源的数据进行处理
终止操作(终端操作)一个终止操作,执行中间操作链,并产生结果,到此整个流消亡。

6. 总结

Java 8 Stream 具有里程碑的意义。改变了以往对数据处理的模式。通过本篇对流以及流的生命周期都做了详尽的说明。相信你已经能够通过 Stream 来提高你的开发效率。

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