Java的Stream流：文件处理、排序与串并行流的全面指南

Java的Stream流：文件处理、排序与串并行流的全面指南

Java 8 引入了 Stream API，这是一个用于处理集合数据的强大工具，它提供了一种声明式的方式来进行聚合操作。Stream 不是一个数据结构，而是一种对数据进行操作的抽象，允许开发者以一种更简洁、易读的方式来表达复杂的查询逻辑。下面我们将详细介绍 Java Stream 的概念、特性以及如何使用它。

1 Stream 的基本概念

Stream 是一个来自源的数据元素序列，支持顺序和并行聚合操作。它可以看作是高级版本的 Iterator，但是与 Iterator 不同的是，Stream 操作可以链式调用，从而形成一系列的操作流水线。此外，Stream 的操作不会修改源数据，而是生成新的结果。

1.2 Stream 的创建

创建 Stream 有多种方式：

• 从集合创建：大多数集合类都提供了 stream() 和 parallelStream() 方法来创建串行流或并行流。
• 通过静态方法创建：Stream.of() 可以接受不定数量的参数来创建流；Stream.generate() 和 Stream.iterate() 可以生成无限流，通常需要结合 limit() 来限制大小。
• 从数组创建：可以通过 Arrays.stream(array) 或者直接调用数组上的 stream() 方法来创建流。
• 文件读取：BufferedReader.lines() 可以将文件的每一行转换成流中的元素。
• 正则表达式分割字符串：Pattern.splitAsStream() 可以根据指定的分隔符将字符串拆分成流。

1.3 中间操作

中间操作是指那些返回另一个 Stream 的操作，它们本身不会触发任何计算，只有当终端操作被执行时才会真正开始处理数据。常见的中间操作包括：

• filter：过滤掉不符合条件的元素。
• map：对每个元素应用一个函数，并返回一个新的 Stream。
• flatMap：对每个元素应用一个函数，该函数返回一个 Stream，然后将所有这些 Stream 扁平化为一个单独的 Stream。
• distinct：去除重复元素。
• sorted：对元素排序，可以选择自然排序或自定义比较器。
• peek：对每个元素执行副作用操作（如打印），但不改变流的内容。

1.4 终端操作

一旦执行了终端操作，Stream 就会被消耗掉，不能再被使用。常见的终端操作有：

• forEach：遍历流中的每一个元素。
• collect：将流中的元素收集到集合中，如 List 或 Set。
• reduce：通过某种方式减少流中的元素，例如求和或乘积。
• count：统计流中元素的数量。
• min/max：找到最小值/最大值。
• anyMatch/allMatch/noneMatch：检查是否至少有一个/所有/没有元素满足给定的谓词。

2 基本使用示例

示例1 筛选大于等于 10 的整数

List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 10, 15, 20, 25, 30);
numbers.stream()
       .filter(num -> num >= 10)
       .forEach(System.out::println);

这段代码会输出 10, 15, 20, 25, 30，因为这些都是大于等于 10 的数字。

示例2 提取员工姓名

List<Employee> employees = Arrays.asList(
        new Employee("Alice", 25),
        new Employee("Bob", 30),
        new Employee("Charlie", 35)
);
employees.stream()
         .map(Employee::getName)
         .forEach(System.out::println);

这里我们使用 map 操作提取了每个员工的名字，并打印出来。

示例3 去重

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 2, 3, 5, 1, 6