什么是流式操作
Java 8 API添加了一个新的抽象称为流Stream，可以让你以一种声明的方式处理数据。
Stream 使用一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。
Stream API可以极大提高Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。
这种风格将要处理的元素集合看作一种流， 流在管道中传输， 并且可以在管道的节点上进行处理， 比如筛选， 排序，聚合等。
元素流在管道中经过中间操作（intermediate operation）的处理，最后由最终操作(terminal operation)得到前面处理的结果。
1.流式操作举例
1.1创建实体类
public class Person {
private String name;
private Integer age;
private Integer score;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public void setAge(Integer age) {
this.age = age;
}
public Integer getScore() {
return score;
}
public void setScore(Integer score) {
this.score = score;
}
public Person() {
}
public Person(String name, Integer age, Integer score) {
this.name = name;
this.age = age;
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", score=" + score +
'}';
}
}
1.2 传统的对象初始化方式
public class Program {
public static void main(String[] args) {
//使用构造器设置对象信息
// Person xiaomign = new Person("小明", 28, 90);
//使用getter、setter方式设置对象信息
Person xiaoming = new Person();
xiaoming.setName("小明");
xiaoming.setAge(18);
xiaoming.setScore(90);
}
}
1.3 使用流式操作初始化对象
1.3.1 修改实体类
public class Person {
private String name;
private Integer age;
private Integer score;
public String getName() {
return name;
}
public Person setName(String name) {
this.name = name;
return this;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
public Person setAge(Integer age) {
this.age = age;
return this;
}
public Integer getScore() {
return score;
}
public Person setScore(Integer score) {
this.score = score;
return this;
}
public Person() {
}
public Person(String name, Integer age, Integer score) {
this.name = name;
this.age = age;
this.score = score;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", score=" + score +
'}';
}
}
1.3.2 使用流式操作
//流式操作
xiaoming.setName("小明").setAge(20).setScore(100);
2.集合的流式操作
集合的流式操作是Java8的一个新特性，流式操作不是一个数据结构，不负责任何的数据存储，它更像是一个迭代器，可以有序的获取数据源中的每一个数据，并且可以对这些数据进行一些操作。流式操作的每一个方法的返回值都是这个流的本身。
2.1 流式操作的三个步骤
2.1.1 获取数据源：集合、数组
设置数据源
public class Data {
/**
* 数据源
*/
public static ArrayList<Person> getData() {
ArrayList<Person> list = new ArrayList<Person>();
list.add(new Person("小明", 18, 100));
list.add(new Person("小丽", 19, 70));
list.add(new Person("小王", 22, 85));
list.add(new Person("小张", 20, 90));
list.add(new Person("小黑", 21, 95));
return list;
}
}
获取数据源的方式
public class Program {
public static void main(String[] args) {
// 获取数据源方式1
Stream stream = Data.getData().stream();
// 获取数据源方式2
Stream.of(Data.getData());
// 获取数据源方式3
//数据源为数组
}
}
2.1.2 对数据进行处理的过程：过滤、排序、映射等（中间操作）
中间操作1：filter
使用filter自定义条件过滤数据
// 中间操作1: filter
// filter是一个过滤器，可以自定义一个过滤条件，将流中满足条件的元素保留
// 查找集合中成绩小于80的学生
List<Person> list = Data.getData().stream()
.filter(ele -> ele.getScore() < 80)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(list);
中间操作2：distinct
使用distinct实现去重操作
在数据源中添加重复的数据
list.add(new Person("小黑", 21, 95)); //此时list中有两个小黑
在实体类中重写hashCode()和equals()方法
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return Objects.equals(name, person.name) &&
Objects.equals(age, person.age) &&
Objects.equals(score, person.score);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age, score);
}
去重规则:
先判断对象的hashCode()
如果hashCode()相同再判断equals()
// 中间操作2: distinct
// distinct: 取出集合中不同的元素
// 去重规则:
// 1.先判断对象的hashCode()
// 2.如果hashCode()相同再判断equals()
Data.getData().stream().distinct().forEach(System.out::println);
注意：如果小黑的数据相同却要保存两份，可以在hashCode()方法中返回一个随机数，随机数很小概率会相同，为了确保稳定性，可以将equals()方法改为返回false，这样可以保留两个信息相同的小黑。
中间操作3：sorted
使用sorted()方法以成绩进行升序排序
要求实体类实现Comparable接口并重写方法
// 中间操作3: sorted
// sorted: 对返回的元素进行排序
// sorted(): 要求实体类实现Comparable接口并重写方法
Data.getData().stream().sorted().forEach(System.out::println);
中间操作4：limit
在数据源中取前三个数据
// 中间操作4: limit
// limit: 限制,只取流中前指定位的数据
// 在数据源中取前三个数据
Data.getData().stream().limit(3).forEach(System.out::println);
中间操作5：skip
// 中间操作5: skip
// skip: 跳过
// 跳过前三个元素,取后面剩下的元素
Data.getData().stream().skip(3).forEach(System.out::println);
中间操作6：map
元素映射,用指定的元素替换掉流中的元素
使用map将对象替换为对象的名字
// 中间操作6: map
// map: 元素映射,用指定的元素替换掉流中的元素
// 将流中的Person对象替换位他们的姓名
Data.getData().stream().map(ele -> ele.getName()).forEach(System.out::println);
2.1.3 对流中数据的整合：转成集合、数量（最终操作）
最终操作1：collect
转换为List
public class Program {
public static void main(String[] args) {
// 获取数据源方式1
Stream<Person> stream = Data.getData().stream();
// 最终操作1: collect，配合Collectors使用
// 将集合中的元素转换成List
List<Person> list = stream.collect(Collectors.toList());
System.out.println(list);
}
}
运行结果
转换为set
// 将集合中的元素转换为Set
Set<Person> set = stream.collect(Collectors.toSet());
System.out.println(set);
运行结果
转换为map
// 转换为Map（name为键，score为值）
// 方式1
// Map<String, Integer> map = stream.collect(Collectors.toMap(
// ele -> ele.getName(),
// ele -> ele.getScore()
// ));
// 方式2
Map<String, Integer> map = stream.collect(Collectors.toMap(
Person::getName,
Person::getScore
));
运行结果
最终操作2：reduce
reduce的思想
比如在计算一个数组中的元素的和时，首先会计算前两个数的和，然后拿着前两个数的和与第三个数求和，计算出结果后将三个数的和与第四个数相加，以此类推。
计算数组中数据的和
// 最终操作2: reduce（将数据汇总在一起）
Stream<Integer> stream1 = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
Optional<Integer> res = stream1.reduce((n1, n2) -> n1 + n2);
// 获取到最终的返回值
System.out.println(res.get());
使用reduce计算Person对象中成绩的和
// 计算Person中Score的和
Optional<Person> res = stream.reduce(
(n1, n2) -> new Person().setScore(n1.getScore() + n2.getScore())
);
System.out.println(res.get().getScore());
缺点：上面的写法每次都会产生一个临时的对象，产生了不必要的性能损耗
使用reduce计算Person对象中成绩的和（优化）
// 计算Person中Score的和（使用临时变量，减少性能开销）
Person temp = new Person();
Optional<Person> res = stream.reduce(
(n1, n2) -> temp.setScore(n1.getScore() + n2.getScore())
);
System.out.println(res.get().getScore());最终操作3：max和min
使用max找出Person中成绩最高的人
// 最终操作3: max和min
// 需求1: 找到集合中成绩最高的人的信息
Person max = stream.max(
(ele1, ele2) -> ele1.getScore() - ele2.getScore()
).get();
System.out.println(max);
使用min找出Person中成绩最低的人
// 需求2: 找到集合中成绩最低的人的信息
Person min = stream.min(
(ele1, ele2) -> ele1.getScore() - ele2.getScore()
).get();
System.out.println(min);
最终操作4：matching
使用anyMatch查看集合中是否有成绩高于80的人
// 判断集合中是否包含成绩大于80的学员
boolean res1 = stream.anyMatch((ele) -> ele.getScore() > 80);
System.out.println(res1);
使用allMatch查看集合中的成绩是否全部高于60
//查看集合中的人的成绩是否全部高于60
boolean res2 = stream.allMatch((ele) -> ele.getScore() > 60);
System.out.println(res2);
使用noneMatch查看集合中的人的分数是否不包含80以下的
boolean res3 = stream.noneMatch((ele) -> ele.getScore() < 80);
System.out.println(res3);
最终操作5：count
使用count计算元数据中有多少条数据
// 最终操作5: 求元数据中有多少个元素
long count = stream.count();
System.out.println(count);
最终操作6：forEach
使用forEach遍历集合中的元素
// 最终操作6: forEach
// stream.forEach(ele -> System.out.println(ele));
stream.forEach(System.out::println);
最终操作7：findFirst和findAny FindFirst: 获取流中的第一个元素FindAny: 获取流中任意一个元素（并不是随机获取元素）对于串行流，结果等同于findFirst findAny用于并行流中可能会与findFirst一样，也可能不一样
// FindFirst: 获取流中的第一个元素
// FindAny: 获取流中任意一个元素（并不是随机获取元素）
// 对于串行流，结果等同于findFirst
// findAny用于并行流中可能会与findFirst一样，也可能不一样
System.out.println(Data.getData().parallelStream().findFirst());
System.out.println(Data.getData().stream().findFirst());
System.out.println(Data.getData().parallelStream().findAny());
System.out.println(Data.getData().stream().findAny());
最终操作的注意事项
为什么会被称为最终操作?
Person max = stream.max(
(ele1, ele2) -> ele1.getScore() - ele2.getScore()
).get();
Person min = stream.min(
(ele1, ele2) -> ele1.getScore() - ele2.getScore()
).get();
报错信息表示流正在被处理或者已经被关闭了，如果已经被关闭了再次调用当然会报错，这也是为什么叫最终操作的原因。
3.并行流
3.1 获取并行流的方式
// 并行流
// 获取并行流的两种方式
Data.getData().stream().parallel();
Data.getData().parallelStream();
3.2 并行流与串行流对比
// 串行流: 19920ms
// 并行流: 12204ms
long startTime = System.currentTimeMillis();
//LongStream.rangeClosed(0L, 50000000000L)
// .reduce(Long::sum);
LongStream.rangeClosed(0L, 50000000000L)
.parallel()
.reduce(Long::sum);
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println(endTime - startTime);
3.3 flatMap
String[] array = {"hello", "world"};
// 需要获取所有字符 List -> h, e, l, l, o, w, o, r, l, d
// Arrays.stream(array)
// .map(ele -> ele.split(""))
// .forEach(ele -> System.out.println(ele.length));
System.out.println(Arrays.stream(array)
.map(ele -> ele.split(""))
.flatMap(Arrays::stream)
.collect(Collectors.toList()));
4.Collectors
Collectors是一个工具类，提供着若干个方法，返回一个Collector接口的实现类对象
4.1 maxBy
通过指定的规则获取流中最大的元素
System.out.println(Data.getData().stream()
.collect(Collectors.maxBy((ele1, ele2) -> ele1.getScore() - ele2.getScore())));
4.2 minBy
通过指定的规则获取流中最小的元素
System.out.println(Data.getData().stream()
.collect(Collectors.minBy((ele1, ele2) -> ele1.getScore() - ele2.getScore())));
4.3 joining
合并，将流中的元素，以字符串的形式拼接起来
// 把Person中的姓名拼成一个字符串
String res1 = Data.getData().stream()
.map(Person::getName)
.collect(Collectors.joining());
System.out.println(res1);
String res2 = Data.getData().stream()
.map(Person::getName)
.collect(Collectors.joining("-"));
System.out.println(res2);
String res3 = Data.getData().stream()
.map(Person::getName)
.collect(Collectors.joining("-", "{", "}"));
System.out.println(res3);
4.4 summingInt
计算int类型的和，将流中的元素映射为int类型的元素进行求和
将Person对象的成绩进行求和
// 将Person对象的成绩进行求和
System.out.println(Data.getData().stream()
.collect(Collectors.summingInt(ele -> ele.getScore())));
4.5 averagingInt
计算int类型的平均值
计算不及格学生的平均成绩
System.out.println(Data.getData().stream()
.filter(ele -> ele.getScore() < 60)
.collect(Collectors.averagingInt(Person::getScore)));
4.6 summarizingInt
将流中的元素映射成int类型的元素，获取这些数据的描述信息
System.out.println(Data.getData().stream()
.collect(Collectors.summarizingInt(ele -> ele.getScore())));
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