Java JVM（九）：JDK8的集合流式操作

一. 基本概念

二. 串行流和并行流

三. 中间操作 和 最终操作

一. 基本概念

1.1 为什么加入 集合的流式操作      

          JDK8 的Stream 是一个受到 函数式编程 和 多核时代影响而产生的东西。很多时候我们需要到底层返回数据，上层再对数据进行遍历，进行一些数据统计，但是之前的Java API 中很少有这种方法，这就需要我们自己来 Iterator 来遍历，如果JDK 能够为我们提供一些这种方法，并且能够为我们优化就好了。

            所以 JDK8加入 了 java.util.stream包，实现了集合的流式操作，流式操作包括集合的过滤，排序，映射等功能。 根据流的操作性，又可以分为 串行流 和 并行流。 根据操作返回的结果不同，流式操作又分为中间操作和最终操作。大大方便了我们对于集合的操作。

• 最终操作：返回一特定类型的结果。
  
• 中间操作：返回流本身。

1.2 什么是 流

         Stream 不是 集合元素，也不是数据结构，它相当于一个 高级版本的 Iterator，不可以重复遍历里面的数据，像水一样，流过了就一去不复返。它和普通的 Iterator 不同的是，它可以并行遍历，普通的 Iterator 只能是串行，在一个线程中执行。

二. 串行流和并行流：

         串行流操作在一个线程中依次完成。并行流在多个线程中完成，主要利用了 JDK7 的 Fork/Join 框架来拆分任务和加速处理。相比串行流，并行流可以很大程度提高程序的效率。

三. 中间操作 和 最终操作         

中间操作：

• filter()： 对元素进行过滤
• sorted()：对元素排序
• map()：元素映射
• distinct()：去除重复的元素

最终操作：

• forEach()：遍历每个元素。
• reduce()：把Stream 元素组合起来。例如，字符串拼接，数值的 sum，min，max ，average 都是特殊的 reduce。
• collect()：返回一个新的集合。
• min()：找到最小值。
• max()：找到最大值。

3.1 filter() 对元素进行过滤

Demo（有一链表，{1,2,3,4,5}，把偶数过滤掉）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		for(int i = 1 ; i <= 5; ++i){
			list.add(i);
		}
		list.stream().filter(param -> (int)param % 2 == 1)
					.forEach(System.out::println);
	}
}

输出：

1
3
5

3.2 sorted() 对元素进行排序

Demo（有一链表，{2,3,1,5,4}，从小到大排序）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(1);
		list.add(5);
		list.add(4);
		list.stream().sorted().forEach(System.out::println);
	}
}

输出：

1
2
3
4
5

Ps1：  此时为升序，那么有时候我们可能会需要到降序，此时做法可以如下：

         流除了提供默认的升序 sorted() 方法，也提供了：    

Stream sorted(Comparator comparator);

         那么，自定义比较函数即可，如下代码：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(1);
		list.add(5);
		list.add(4);
//		list.stream().sorted().forEach(System.out::println);
		list.stream().sorted( (param1,param2) -> ((int)param1 < (int)param2 ? 1 : -1 ) )
				.forEach(System.out::println);
	}
}

输出为：

5
4
3
2
1

3.3 map() 元素映射

         也就是说，原来的链表的每个元素可以按照规则变成相应的元素。

Demo（链表 (1,0)，变成 true，false）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(0);
		list.stream().map( param -> (int)param == 1 ? true:false )
				.forEach(System.out::println);
	}
}

输出：

true
false

3.4  distinct() 去除重复元素

Demo：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(1);
		list.add(0);
		list.stream().distinct().forEach(System.out::println);
	}
}

3.5 reduce() ：把Stream 元素组合起来。

Demo（从1加到5）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(4);
		list.add(5);
		System.out.println(
				list.stream().reduce((param1,param2) ->(int)param1 + (int)param2 ).get());
	}
}

         注意，reduce() 返回一个 Optional 类型的对象，可以通过 get() 方法获得值。

3.6 collect() ：返回一个新的集合

Demo（先把 list 集合的 奇数去掉，然后把剩下的偶数返回到 _list 集合中）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(4);
		list.add(5);
		
		List _list = (List) list.stream().filter((param) -> (int)param % 2 == 0)
						.collect(Collectors.toList());
		_list.forEach(System.out::println);
	}
}

输出：

2
4

3.7 min()，max()  找到最大值最小值

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(4);
		list.add(5);
		
		System.out.println(list.stream().min(
				(param1,param2) -> (int)param1 > (int)param2 ? 1:-1 ).get());
		System.out.println(list.stream().max(
				(param1,param2) -> (int)param1 > (int)param2 ? 1:-1 ).get());
	}
}

         注意， min()，max() 方法也是返回 Optional 对象， 可以通过 get() 方法返回值。

         

总结：

1. 流式操作的引入：提高执行效率（并行），方便编码（有很多API 可用），提高可读性。
2. 流的分类：可以分为串行流和并行流；对于操作：可以分为中间操作和最终操作
3. 流API：
          中间操作：

                    filter()： 对元素进行过滤；

                    sorted()：对元素排序；

                    map()：元素映射；

                    distinct()：去除重复的元素 。

          最终操作：

                    forEach()：遍历每个元素；

                    reduce()：把Stream 元素组合起来。例如，字符串拼接，数值的 sum，min，max ，average 都是特殊的 reduce。

                    collect()：返回一个新的集合。

                    min()：找到最小值。

                    max()：找到最大值。

              

Ps1：除了上面介绍的方法，还有如下方法：

• Intermediate：
  

                    map (mapToInt, flatMap 等)、 filter、 distinct、 sorted、 peek、 limit、 skip、 parallel、 sequential、 unordered

• Terminal：
  

                    forEach、 forEachOrdered、 toArray、 reduce、 collect、 min、 max、 count、 anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny、 iterator

• Short-circuiting：
  

                    anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny、 limit

Ps2：在JDK 8 中的 Comparator 接口中，既有 equals 方法，也有 compare 方法，为什么还可以声明为函数式接口？有哪位大神指导麻烦告知一下。

参考：

1. Java 8 新特性概述： http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-jdk8newfeature/index.html

2. Java 8 中的Stream API 详解： https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-java8streamapi/