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Java8 流 Stream

Stream 是 Java 8 中引入的一个新的抽象层。使用 Stream，我们可以用类似于 SQL 语句的声明方式处理数据。例如，考虑以下 SQL 语句。

SELECT max(salary), employee_id, employee_name FROM Employee

上面的 SQL 表达式会自动返回最高工资员工的详细信息，而无需在开发人员端进行任何计算。使用 Java 中的集合框架，开发人员必须使用循环并进行重复检查。另一个问题是效率。由于多核处理器可以轻松使用，Java 开发人员必须编写可能非常容易出错的并行代码处理。

为了解决这些问题，Java 8 引入了流的概念，允许开发人员以声明方式处理数据并利用多核架构，而无需为其编写任何特定代码。

什么是 Stream 流

Stream 表示来自源的一系列对象，它支持聚合操作。以下是流的特征

元素序列 - 流以顺序方式提供一组特定类型的元素。流按需获取/计算元素。它从不存储元素。
Source - Stream 将集合、数组或 I/O 资源作为输入源。
聚合操作 - Stream 支持聚合操作，如过滤、映射、限制、减少、查找、匹配等。
Pipelining - 大多数流操作返回流本身，以便它们的结果可以流水线化。这些操作称为中间操作，它们的功能是获取输入、处理它们并将输出返回给目标。 collect() 方法是一个终端操作，通常出现在流水线操作结束时，以标记流的结束。
自动迭代 - 流操作在内部对提供的源元素进行迭代，与需要显式迭代的集合相反。

生成流

在 Java 8 中，Collection 接口有两种方法来生成 Stream。

stream() - 返回将集合视为其源的顺序流。
parallelStream() - 返回一个并行流，将集合作为其源。

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

forEach

Stream 提供了一种新方法“forEach”来迭代流的每个元素。以下代码段显示了如何使用 forEach 打印 10 个随机数。

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

map

“map”方法用于将每个元素映射到其对应的结果。以下代码段使用 map 打印唯一的数字平方。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

//get list of unique squares
List<Integer> squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());

filter

“filter” 方法用于根据标准消除元素。以下代码段使用过滤器打印空字符串的计数。

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");

//get count of empty string
int count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

limit

“limit”方法用于减小流的大小。以下代码段显示了如何使用 limit 打印 10 个随机数。

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

sorted

“sorted”方法用于对流进行排序。以下代码段显示了如何按排序顺序打印 10 个随机数。

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

并行处理

parallelStream 是用于并行处理的流的替代方案。看看下面的代码段，它使用 parallelStream 打印空字符串的计数。

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");

//get count of empty string
long count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

在顺序流和并行流之间切换非常容易。

Collectors

Collectors 用于组合对流元素的处理结果。 Collectors 可用于返回列表或字符串。

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

System.out.println("Filtered List: " + filtered);
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("Merged String: " + mergedString);

Statistics

在 Java 8 中，引入了统计收集器来在流处理完成时计算所有统计信息。

List numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();

System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());

stream 流示例

下面是一个完整的流的示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.IntSummaryStatistics;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.Map;

public class Java8Tester {

   public static void main(String args[]) {
      System.out.println("Using Java 7: ");
        
      // Count empty strings
      List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
      System.out.println("List: " +strings);
      long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);
        
      System.out.println("Empty Strings: " + count);
      count = getCountLength3UsingJava7(strings);
        
      System.out.println("Strings of length 3: " + count);
        
      //Eliminate empty string
      List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
      System.out.println("Filtered List: " + filtered);
        
      //Eliminate empty string and join using comma.
      String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings,", ");
      System.out.println("Merged String: " + mergedString);
      List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
        
      //get list of square of distinct numbers
      List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
      System.out.println("Squares List: " + squaresList);
      List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);
        
      System.out.println("List: " +integers);
      System.out.println("Highest number in List : " + getMax(integers));
      System.out.println("Lowest number in List : " + getMin(integers));
      System.out.println("Sum of all numbers : " + getSum(integers));
      System.out.println("Average of all numbers : " + getAverage(integers));
      System.out.println("Random Numbers: ");
        
      //print ten random numbers
      Random random = new Random();
        
      for(int i = 0; i < 10; i++) {
         System.out.println(random.nextInt());
      }
        
      System.out.println("Using Java 8: ");
      System.out.println("List: " +strings);
        
      count = strings.stream().filter(string->string.isEmpty()).count();
      System.out.println("Empty Strings: " + count);
        
      count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
      System.out.println("Strings of length 3: " + count);
        
      filtered = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
      System.out.println("Filtered List: " + filtered);
        
      mergedString = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
      System.out.println("Merged String: " + mergedString);
        
      squaresList = numbers.stream().map( i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
      System.out.println("Squares List: " + squaresList);
      System.out.println("List: " +integers);
        
      IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();
        
      System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
      System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
      System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
      System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());
      System.out.println("Random Numbers: ");
        
      random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
        
      //parallel processing
      count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
      System.out.println("Empty Strings: " + count);
   }
    
   private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;

      for(String string: strings) {
        
         if(string.isEmpty()) {
            count++;
         }
      }
      return count;
   }
    
   private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;
        
      for(String string: strings) {
        
         if(string.length() == 3) {
            count++;
         }
      }
      return count;
   }
    
   private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings) {
      List<String> filteredList = new ArrayList<String>();
        
      for(String string: strings) {
        
         if(!string.isEmpty()) {
             filteredList.add(string);
         }
      }
      return filteredList;
   }
    
   private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings, String separator) {
      StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        
      for(String string: strings) {
        
         if(!string.isEmpty()) {
            stringBuilder.append(string);
            stringBuilder.append(separator);
         }
      }
      String mergedString = stringBuilder.toString();
      return mergedString.substring(0, mergedString.length()-2);
   }
    
   private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers) {
      List<Integer> squaresList = new ArrayList<Integer>();
        
      for(Integer number: numbers) {
         Integer square = new Integer(number.intValue() * number.intValue());
            
         if(!squaresList.contains(square)) {
            squaresList.add(square);
         }
      }
      return squaresList;
   }
    
   private static int getMax(List<Integer> numbers) {
      int max = numbers.get(0);
        
      for(int i = 1;i < numbers.size();i++) {
        
         Integer number = numbers.get(i);
            
         if(number.intValue() > max) {
            max = number.intValue();
         }
      }
      return max;
   }
    
   private static int getMin(List<Integer> numbers) {
      int min = numbers.get(0);
        
      for(int i= 1;i < numbers.size();i++) {
         Integer number = numbers.get(i);
        
         if(number.intValue() < min) {
            min = number.intValue();
         }
      }
      return min;
   }
    
   private static int getSum(List numbers) {
      int sum = (int)(numbers.get(0));
        
      for(int i = 1;i < numbers.size();i++) {
         sum += (int)numbers.get(i);
      }
      return sum;
   }
    
   private static int getAverage(List<Integer> numbers) {
      return getSum(numbers) / numbers.size();
   }
}

上述代码的运行结果如下所示

Java8 流

 Java8 default 方法

Java8 Optional 类 

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Java8 流 Stream

什么是 Stream 流

生成流

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sorted

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limit

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