【JAVASE学习笔记之Stream流】

第一章 常用函数式接口

1.1 Predicate接口

有时候我们需要对某种类型的数据进行判断，从而得到一个boolean值结果。这时可以使用
java.util.function.Predicate 接口。

抽象方法：test

Predicate 接口中包含一个抽象方法： boolean test(T t) 。用于条件判断的场景：

import java.util.function.Predicate;
public class Demo15PredicateTest {
    private static void method(Predicate predicate) {
        boolean veryLong = predicate.test("HelloWorld");
        System.out.println("字符串很长吗：" + veryLong);
    }
    public static void main(String[] args) {
        method(s ‐> s.length() > 5);
    }
}

条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑，只要字符串长度大于5则认为很长。

默认方法：and

既然是条件判断，就会存在与、或、非三种常见的逻辑关系。其中将两个 Predicate 条件使用“与”逻辑连接起来实
现“并且”的效果时，可以使用default方法 and 。其JDK源码为：

default Predicate and(Predicate other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) ‐> test(t) && other.test(t);
    }

如果要判断一个字符串既要包含大写“H”，又要包含大写“W”，那么：

import java.util.function.Predicate;
public class Demo16PredicateAnd {
    private static void method(Predicate one, Predicate two) {
        boolean isValid = one.and(two).test("Helloworld");
        System.out.println("字符串符合要求吗：" + isValid);
    }
    public static void main(String[] args) {
        method(s ‐> s.contains("H"), s ‐> s.contains("W"));
    }
}

默认方法：or

与 and 的“与”类似，默认方法 or 实现逻辑关系中的“或”。JDK源码为

    default Predicate or(Predicate other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        return (t) ‐> test(t) || other.test(t);
    }

如果希望实现逻辑“字符串包含大写H或者包含大写W”，那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可，其他都不
变：

import java.util.function.Predicate;
public class Demo16PredicateAnd {
    private static void method(Predicate one, Predicate two) {
        boolean isValid = one.or(two).test("Helloworld");
        System.out.println("字符串符合要求吗：" + isValid);
    }
    public static void main(String[] args) {
        method(s ‐> s.contains("H"), s ‐> s.contains("W"));
    }
}

默认方法：negate

“与”、“或”已经了解了，剩下的“非”（取反）也会简单。默认方法 negate 的JDK源代码为：

default Predicate negate() {
        return (t) ‐> !test(t);
    }

从实现中很容易看出，它是执行了test方法之后，对结果boolean值进行“!”取反而已。一定要在 test 方法调用之前
调用 negate 方法，正如 and 和 or 方法一样：

import java.util.function.Predicate;
public class Demo17PredicateNegate {
    private static void method(Predicate predicate) {
        boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWorld");
        System.out.println("字符串很长吗：" + veryLong);
    }
    public static void main(String[] args) {
        method(s ‐> s.length() < 5);
    }
}

1.3 Function接口

java.util.function.Function 接口用来根据一个类型的数据得到另一个类型的数据，前者称为前置条件，
后者称为后置条件。有进有出，所以称为“函数Function”。

抽象方法：apply

Function 接口中最主要的抽象方法为： R apply(T t) ，根据类型T的参数获取类型R的结果。使用的场景例如：
将 String 类型转换为 Integer 类型。

import java.util.function.Function;
public class Demo11FunctionApply {
    private static void method(Function function) {
        int num = function.apply("10");
        System.out.println(num + 20);
    }
    public static void main(String[] args) {
        method(s ‐> Integer.parseInt(s));
        method(Integer::parseInt);
    }
}

当然，最好是通过方法引用的写法

默认方法：andThen

Function 接口中有一个默认的 andThen 方法，用来进行组合操作。JDK源代码如：

default  Function andThen(Function after) {
        Objects.requireNonNull(after);
        return (T t) ‐> after.apply(apply(t));
    }

该方法同样用于“先做什么，再做什么”的场景，和 Consumer 中的 andThen 差不多：

import java.util.function.Function;
public class Demo12FunctionAndThen {
    private static void method(Function one, Function two) {
        int num = one.andThen(two).apply("10");
        System.out.println(num + 20);
    }
    public static void main(String[] args) {
        method(Integer::parseInt, i ‐> i *= 10);
    }
}

第一个操作是将字符串解析成为int数字，第二个操作是乘以10。两个操作通过 andThen 按照前后顺序组合到了一
起

请注意，Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。

1.5 总结：延迟方法与终结方法

在上述学习到的常用函数式接口当中，方法可以分成两种：

延迟方法：只是在拼接Lambda函数模型的方法，并不立即执行得到结果。
终结方法：根据拼好的Lambda函数模型，立即执行得到结果值的方法

通常情况下，这些常用的函数式接口中唯一的抽象方法为终结方法，而默认方法为延迟方法。但这并不是绝对的。
下面的表格中进行了方法分类的整理:

第二章 Stream流

1.1 引言

说到Stream便容易想到I/O Stream，而实际上，谁规定“流”就一定是“IO流”呢?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

1.2 循环遍历的弊端

当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：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo02NormalFilter {
    public static void main(String[] args) {
        List 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 zhangList = new ArrayList<>();
        for (String name : list) {
            if (name.startsWith("张")) {
                zhangList.add(name);
            }
        }
        List shortList = new ArrayList<>();
        for (String name : zhangList) {
            if (name.length() == 3) {
                shortList.add(name);
            }
        }
        for (String name : shortList) {
            System.out.println(name);
        }
    }

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

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?

1.3 Stream流的初体验

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        List 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(name‐> name.startsWith("张"))
.filter(name ‐> name.length() ==3)
.forEach(name ‐> System.out.println(name));
    }
}

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。

1.4 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”。

1.5 获取流的方式

java.util.stream.Stream 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

1.5.1 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;
public class Demo04GetStream {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
// ...
        Stream stream1 = list.stream();
        Set set = new HashSet<>();
// ...
        Stream stream2 = set.stream();
        Vector vector = new Vector<>();
// ...
        Stream stream3 = vector.stream();
    }
}

1.5.2 根据Map获取流

java.util.Map 接口不是 Collection`的子接口，且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征，所以获取对应的流需要
分key、value或entry等情况：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo05GetStream {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap<>();
// ...
        Stream keyStream = map.keySet().stream();
        Stream valueStream = map.values().stream();
        Stream> entryStream = map.entrySet().stream();
    }
}

1.5.3 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 Demo06GetStream {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
        Stream 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

1.6 Strean常用方法

流操作的方法很丰富，这里介绍一些常用的方法，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

1.6.1 过滤：filter

可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。方法声明如下：

Stream filter(Predicate predicate);

该接口接收一个 Predicate 函数式接口参数（可以是一个Lambda或方法引用）作为筛选条件。

复习Predicate接口

此前我们已经学习过 java.util.stream.Predicate 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：

boolean test(T t);

该方法将会产生一个boolean值结果，代表指定的条件是否满足。如果结果为true，那么Stream流的 filter 方法
将会留用元素；如果结果为false，那么 filter 方法将会舍弃元素。

基本使用

Stream流中的 filter 方法基本使用的代码如：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo07StreamFilter {
    public static void main(String[] args) {
        Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        Stream result = original.filter(s ‐> 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

1.6.2 统计个数：count

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：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）。

long count();

基本使用

import java.util.stream.Stream;
public class Demo09StreamCount {
    public static void main(String[] args) {
        Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        Stream result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
        System.out.println(result.count()); // 2
    }
}

1.6.3 获取前几个：limit

limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。方法声明如下：

Stream limit(long maxSize);

参数是一个long型，如果集合当前长度大于参数则进行截取；否则不进行截取操作。

基本使用

import java.util.stream.Stream;
public class Demo10StreamLimit {
    public static void main(String[] args) {
        Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        Stream result = original.limit(2);
        System.out.println(result.count()); // 2
    }
}

1.6.4 跳过前几个：skip

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，方法声明如下

Stream skip(long n);

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 Demo11StreamSkip {
    public static void main(String[] args) {
        Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        Stream result = original.skip(2);
        System.out.println(result.count()); // 1
    }
}

1.6.5 映射：map

使用map操作可以遍历集合中的每个对象，并对其进行操作，map之后用.collect(Collectors.toList())会得到操作后
的集合。方法声明如下

Stream map(Function mapper);

该接口需要一个 Function 函数式接口参数，可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型的流

复习Function接口

此前我们已经学习过 java.util.stream.Function 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：

R apply(T t);

这可以将一种T类型转换成为R类型，而这种转换的动作，就称为“映射”。

基本使用

Stream流中的 map 方法基本使用的代码如：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo08StreamMap {
    public static void main(String[] args) {
        Stream original = Stream.of("10", "12", "18");
        Stream result = original.map(Integer::parseInt);
    }
}

这段代码中， map 方法的参数通过方法引用，将字符串类型转换成为了int类型（并自动装箱为 Integer 类对
象）.

1.6.6 组合：concat

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 Stream concat(Stream a, Stream b)

备注：这是一个静态方法，与 java.lang.String 当中的 concat 方法是不同的

基本使用

import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamConcat {
    public static void main(String[] args) {
        Stream streamA = Stream.of("张无忌");
        Stream streamB = Stream.of("张翠山");
        Stream result = Stream.concat(streamA, streamB);
    }
}

1.6.7 逐一处理：forEach

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 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 Demo12StreamForEach {
    public static void main(String[] args) {
        Stream stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

在这里，方法引用 System.out::println 就是一个 Consumer 函数式接口的实例

1.7 小结：非终结方法与终结方法

在上述介绍的各种方法中，凡是返回值仍然为 Stream 接口的为非终结方法(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：

1.8 案例：集合元素处理

案例说明

现在有两个 ArrayList 集合存储队伍当中的多个成员姓名
两个队伍（集合）的代码如下：

import java.util.ArrayList;
        import java.util.List;
public class DemoArrayListNames {
    public static void main(String[] args) {
        List 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 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");
// ....
    }
}

而 Person 类的代码如下

public class Person {
    private String name;
    public Person() {}
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Person{name='" + name + "'}";
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

要求如下：
1. 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
2. 使用Stream方式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. 根据姓名创建Person对象；
7. 打印整个队伍的Person对象信息。

1.8.1 传统的for循环方式

public class DemoArrayListNames {
    public static void main(String[] args) {
        List one = new ArrayList<>();
// ...
        List two = new ArrayList<>();
// ...
// 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
        List oneA = new ArrayList<>();
        for (String name : one) {
            if (name.length() == 3) {
                oneA.add(name);
            }
        }
// 第一个队伍筛选之后只要前3个人；
        List oneB = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            oneB.add(oneA.get(i));
        }
// 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
        List twoA = new ArrayList<>();
        for (String name : two) {
            if (name.startsWith("张")) {
                twoA.add(name);
            }
        }
// 第二个队伍筛选之后不要前2个人；
        List twoB = new ArrayList<>();
        for (int i = 2; i < twoA.size(); i++) {
            twoB.add(twoA.get(i));
        }
// 将两个队伍合并为一个队伍；
        List totalNames = new ArrayList<>();
        totalNames.addAll(oneB);
        totalNames.addAll(twoB);
// 根据姓名创建Person对象；
        List totalPersonList = new ArrayList<>();
        for (String name : totalNames) {
            totalPersonList.add(new Person(name));
        }
// 打印整个队伍的Person对象信息。
        for (Person person : totalPersonList) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

运行结果为：

Person{name='宋远桥'}
Person{name='苏星河'}
Person{name='洪七公'}
Person{name='张二狗'}
Person{name='张天爱'}
Person{name='张三'}

1.8.2 Stream流方式

import java.util.ArrayList;
        import java.util.List;
        import java.util.stream.Stream;
public class DemoStreamNames {
    public static void main(String[] args) {
        List one = new ArrayList<>();
// ...
        List 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 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 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).map(Person::new).forEach(System.out::println);
    }}

运行效果完全一样：

Person{name='宋远桥'}
Person{name='苏星河'}
Person{name='洪七公'}
Person{name='张二狗'}
Person{name='张天爱'}
Person{name='张三'}

1.9 收集Stream结果

对流操作完成之后，如果需要将其结果进行收集，例如获取对应的集合、数组等，如何操作？

1.9.1 收集到集合中

Stream流提供 collect 方法，其参数需要一个 java.util.stream.Collector 接口对象来指定收集到哪种
集合中。幸运的是， java.util.stream.Collectors 类提供一些方法，可以作为 Collector 接口的实例：

public static  Collector> toList()：转换为List集合。
public static  Collector> toSet()：转换为Set集合

基本使用

import java.util.List;
        import java.util.Set;
        import java.util.stream.Collectors;
        import java.util.stream.Stream;
public class Demo15StreamCollect {
    public static void main(String[] args) {
        Stream stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50");
        List list = stream.collect(Collectors.toList());
        Set set = stream.collect(Collectors.toSet());
    }
}

1.9.2 收集到数组中

Stream提供 toArray 方法来将结果放到一个数组中，由于泛型擦除的原因，返回值类型是Object[]的：

Object[] toArray();

基本使用

import java.util.stream.Stream;
public class Demo16StreamArray {
    public static void main(String[] args) {
        Stream stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50");
        Object[] objArray = stream.toArray();
    }
}

解决泛型数组问题

有了Lambda和方法引用之后，可以使用 toArray 方法的另一种重载形式传递一个 IntFunction 的函数，继
而从外面指定泛型参数。方法声明如下：

A[] toArray(IntFunction generator);

有了它，上例代码中不再局限于 Object[] 结果，而可以得到 String[] 结果：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo17StreamArray {
    public static void main(String[] args) {
        Stream stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50");
        String[] strArray = stream.toArray(String[]::new);
    }
}

既然数组也是有构造器的，那么传递一个数组的构造器引用即可。

1.10 并发流

刚刚例子中使用的都是串行流，即单线程执行的，其实Stream API还提供了并行流，即多线程执行操作

java.util.Collection 新添加了两个默认方法

default Stream stream() ： 返回串行流
default Stream parallelStream() ： 返回并行流

可以发现， stream() 和 parallelStream() 方法返回的都是 java.util.stream.Stream 类型的对象，说明它们
在功能的使用上是没差别的。唯一的差别就是单线程和多线程的执行

1.10.1 串行流转换为并发流

Stream 的父接口 java.util.stream.BaseStream 中定义了一个 parallel 方法：

S parallel();

只需要在流上调用一下无参数的 parallel 方法，那么当前流即可变身成为支持并发操作的流，返回值仍然为
Stream 类型。例如：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo13StreamParallel {
    public static void main(String[] args) {
        Stream stream = Stream.of(10, 20, 30, 40, 50).parallel();
    }
}

1.10.2 直接获取并发流

在通过集合获取流时，也可以直接调用 parallelStream 方法来直接获取支持并发操作的流。方法定义为：

default Stream parallelStream() {...}

应用代码为：

import java.util.ArrayList;
        import java.util.Collection;
        import java.util.stream.Stream;
public class Demo13StreamParallel {
    public static void main(String[] args) {
        Collection coll = new ArrayList<>();
        Stream stream = coll.parallelStream();
    }
}

1.10.3 并发流基本使用

/**
 * @author pkxing
 * @version 1.0
 * @description 并发流
 * @date 2018/3/5
 */
public class StreamDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
// 将1000‐1存入list中
        for (int i = 1000; i >= 1; i‐‐) {
            list.add(i);
        }
// 使用串行流：不开线程执行，在当前线程执行
// List result = list.stream()
// .map((i)‐> {
// System.out.println("i = " +Thread.currentThread().getName());
// return String.valueOf(i);
// }).collect(Collectors.toList());
// 使用并发流：开多个线程执行
        List result = list.parallelStream()
                .map((i)‐> {
                System.out.println("i = " +Thread.currentThread().getName());
        return String.valueOf(i);
}).collect(Collectors.toList());
        System.out.println(result);
    }
}