Java8 - 流式编程

Java8 中的另一大亮点Stream，它于io包中的InputStream和OutputStream是完全不同的概念

Java8中的Stream是对集合（Collection）对象功能的增强，它专注于对集合对象进行各种非常便利、高效的聚合操作，或者大批量的数据操作

Java中的流式编程（Stream Programming）是指通过Stream API来对集合（Collection）或数组（Array）进行一系列的操作。Stream API可以将集合或数组中的元素转换成一个流（Stream），通过一些中间操作（Intermediate Operations）来进行筛选、排序、映射等操作，最终通过终止操作（Terminal Operations）来得到结果。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);

int sum = numbers.stream()
                .filter(n -> n % 2 == 0)
                .mapToInt(Integer::intValue)
                .sum();

System.out.println("Sum of even numbers: " + sum);

在这个例子中，首先创建了一个包含10个整数的List集合。然后将这个集合转换成一个流（Stream），通过filter操作保留集合中的偶数，通过mapToInt操作将流中的元素转换成int类型，最后通过sum操作将所有元素相加得到结果。

举例

1.筛选集合中的元素

假设有一个包含多个字符串的List集合，需要筛选出所有长度大于等于5的字符串，可以使用流式编程来实现：

List<String> strings = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "pear", "grape");

List<String> filteredStrings = strings.stream()
                                      .filter(s -> s.length() >= 5)
                                      .collect(Collectors.toList());

System.out.println(filteredStrings);
输出结果为：[apple, banana, orange]

2.对集合进行排序

假设有一个包含多个数字的List集合，需要对其中的数字按照从小到大的顺序进行排序，可以使用流式编程来实现：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 1, 8, 3, 2, 7);

List<Integer> sortedNumbers = numbers.stream()
                                      .sorted()
                                      .collect(Collectors.toList());

System.out.println(sortedNumbers);
输出结果为：[1, 2, 3, 5, 7, 8]

3.计算集合中的元素的平均值

假设有一个包含多个数字的List集合，需要计算其中的数字的平均值，可以使用流式编程来实现：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

double average = numbers.stream()
                        .mapToInt(Integer::intValue)
                        .average()
                        .orElse(0);

System.out.println("Average: " + average);
输出结果为：Average: 3.0

4.将集合中的元素转换成另一种类型

假设有一个包含多个字符串的List集合，需要将其中的每个字符串转换成大写形式，可以使用流式编程来实现：

List<String> strings = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "pear", "grape");

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

System.out.println(upperCaseStrings);
输出结果为：[APPLE, BANANA, ORANGE, PEAR, GRAPE]

注意点

  1. 熟悉流的操作方法：流式编程提供了丰富的操作方法，如过滤、映射、排序、聚合等，需要熟悉这些方法的使用及其含义。
  2. 注意流的终止操作：流的操作是惰性的，需要使用终止操作才能触发流的执行。需要注意在使用流时，必须调用终止操作，否则流的操作不会执行。
  3. 考虑流的处理顺序：流的操作可以按照自然顺序进行处理，也可以通过指定顺序来进行处理。需要考虑流的处理顺序，以便能够得到正确的结果。
  4. 避免在流操作中修改原始数据：流操作是不会改变原始数据的，而是会返回一个新的流或新的集合。如果需要修改原始数据，应该使用集合操作。
  5. 注意流的性能：流式编程可以使代码更加简洁，但是也可能会对性能产生影响。在处理大量数据时，需要考虑流的性能问题。
  6. 理解并发处理：流式编程可以支持并发处理，但是需要注意并发处理可能会对代码的正确性和性能产生影响。需要理解并发处理的概念，并遵守相关的最佳实践。
  7. 选择合适的数据结构：流式编程可以适用于各种数据结构，但是不同的数据结构可能适合不同的流式操作。需要选择适合的数据结构以便获得最佳的性能和效果。

常用方法

  • **map()：**将流中的每一个元素都应用一个函数，将其转换为另一个流
  • **filter()：**根据一个谓词函数，过滤出符合条件的元素，返回一个新的流
  • **reduce()：**将一个流中的元素结合起来，产生一个结果，可以使用lambda表达式来实现这个方法
  • **forEach()：**对流中的每一个元素进行操作
  • **sorted()：**对流中的元素进行排序，可以使用Comparator类来定义排序规则
  • **distinct()：**返回一个包含流中所有不同元素的新流
  • **limit()：**截取一个流中的前n个元素，返回一个新的流
  • **skip()：**跳过一个流中的前n个元素，返回一个新的流
  • **flatMap()：**将一个流中的每一个元素都转换成一个流，然后将这些流连接起来成为一个新的流

优缺点

优点

  1. 函数式编程：Stream 借助于Lambda表达式提供了更加优雅的函数式编程方式，使得代码更加简洁、易读、易维护。
  2. 惰性求值：Stream 提供了惰性求值的机制，只有在需要处理数据时才会进行处理，这种方式可以减少资源的占用，提高性能。
  3. 并行处理：Stream 可以很容易的实现并行处理，利用多核CPU来提高处理速度。
  4. 可以处理无限数据集：Stream 可以处理无限大的数据集，例如斐波那契数列，而传统的集合处理方式则无法处理这种数据集。

缺点

  1. 学习成本：对于新手来说，学习使用 Stream 的语法需要一定的学习成本。
  2. 代码可读性：有些复杂的 Stream 操作会降低代码的可读性，因此在使用 Stream 时需要慎重选择操作方式，以保证代码的可读性。
  3. 可能会影响性能：在某些情况下，Stream 的并行处理可能会影响性能，例如处理的数据量较小、处理过程中需要频繁的IO操作等。因此，在使用 Stream 时需要根据实际情况选择最优的操作方式。