掌握 Java Streams：开发人员完整指南

php中文网 2024-11-11 15:06:01

java streams 在 java 8 中引入，是该语言最强大的补充之一。它们支持对集合和序列进行函数式操作，改变了我们在 java 中处理数据的方式。流简化了过滤、映射和收集数据等任务，同时还支持并行操作以提高性能。在这篇文章中，我们将探讨 streams 的基础知识，讨论它们支持的操作类型，并提供示例来帮助您充分利用这一基本功能。

1.  what is streams and why we need it?
2.  types of streams: intermediate vs. terminal
3.  creating streams in java
4.  intermediate stream operations
5.  terminal stream operations
6.  using streams with lambdas
7.  conclusion

什么是 streams 以及为什么我们需要它？

java 中的流提供了一种处理数据集合的强大方法。它们允许我们对集合的元素执行功能操作，例如过滤和转换，而无需改变底层数据。流帮助开发人员专注于他们想要实现的目标，而不是如何实现它，为数据处理提供了更高级别的抽象。

java 8 中引入了流以及 lambda 表达式和函数式接口，旨在使 java 更具表现力并减少样板代码。通过合并流，java 开始拥抱函数式编程范式，允许更干净、更简洁的代码。

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流的主要优点

声明式数据处理：描述您想要执行的操作，而不是手动管理循环和条件。
不变性和无状态性：流操作不会修改源数据结构。
并行处理：支持并行流，允许轻松地将操作分布在多个线程上。

流类型：中间流与终端流

流分为两种主要类型：

中间操作：这些操作转换流，并返回另一个流作为结果。它们是惰性的——这意味着它们在调用终端操作之前不会执行。
终端操作：这些操作触发流的数据处理并返回非流结果（例如，集合、单个值或布尔值）。一旦执行了终端操作，流就被视为已消耗并且不能被重用。

示例：

list<string> names = list.of("alice", "bob", "charlie", "david");

// intermediate (lazy) operations: filter and map
stream<string> stream = names.stream()
                             .filter(name -> name.startswith("a"))
                             .map(string::touppercase);

// terminal operation: collect
list<string> filterednames = stream.collect(collectors.tolist());
system.out.println(filterednames); // output: [alice]

在这个例子中，filter和map是中间操作，直到调用终端操作collect后才会执行。

在 java 中创建流

java 提供了多种创建流的方法，可以轻松开始处理数据。

来自收藏

创建流的最常见方法是使用 list、set 和 map 等集合。

list<string> names = list.of("alice", "bob", "charlie");
stream<string> namestream = names.stream();

来自数组

string[] namesarray = {"alice", "bob", "charlie"};
stream<string> namestream = arrays.stream(namesarray);

使用 stream.of

stream<string> stream = stream.of("alice", "bob", "charlie");

无限流（生成流）

java 允许使用 stream.generate 和 stream.iterate 创建无限流。

stream<double> randomnumbers = stream.generate(math::random).limit(5);
stream<integer> counting = stream.iterate(0, n -> n + 1).limit(5);

中间流操作

中间操作返回一个新流并且是惰性的。这意味着它们仅在调用终端操作时执行。

过滤器(谓词)

根据条件过滤元素。

list<integer> numbers = list.of(1, 2, 3, 4, 5);
list<integer> evennumbers = numbers.stream()
                                   .filter(n -> n % 2 == 0)
                                   .collect(collectors.tolist());

地图(function)

将元素从一种类型转换为另一种类型。

list<string> names = list.of("alice", "bob");
list<integer> namelengths = names.stream()
                                 .map(string::length)
                                 .collect(collectors.tolist());

排序（比较器）

按自然顺序或基于比较器对元素进行排序。

list<string> names = list.of("bob", "alice", "charlie");
list<string> sortednames = names.stream()
                                .sorted()
                                .collect(collectors.tolist());

查看（consumer）

对每个元素执行操作，通常对于调试很有用。

list<string> names = list.of("alice", "bob");
names.stream()
     .peek(name -> system.out.println("processing " + name))
     .collect(collectors.tolist());

终端流操作

最后执行终端操作，触发实际的数据处理并返回最终结果。

foreach(consumer)

对流中的每个元素执行一个操作。

list<string> names = list.of("alice", "bob");
names.stream().foreach(system.out::println);

收集（收藏家）

将流的元素收集到集合、列表、集合或其他数据结构中。

list<string> names = list.of("alice", "bob");
set<string> nameset = names.stream().collect(collectors.toset());

计数()

计算流中元素的数量。

list<string> names = list.of("alice", "bob");
long count = names.stream().count();

anymatch(predicate), allmatch(predicate), nonematch(predicate)

检查是否有任何、全部或没有元素符合给定条件。

list<string> names = list.of("alice", "bob", "charlie");
boolean hasalice = names.stream().anymatch(name -> name.equals("alice"));

findfirst() 和 findany()

返回一个可选描述流的第一个或任何元素。

list<string> names = list.of("alice", "bob");
optional<string> first = names.stream().findfirst();

将流与 lambda 结合使用

流和 lambda 表达式齐头并进。由于流基于函数式接口，因此它们可以与 lambda 无缝协作，从而实现富有表现力且简洁的数据处理。

例如，过滤名称列表以查找以“a”开头的名称，然后将其转换为大写：

List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Alex", "David");

List<String> result = names.stream()
                           .filter(name -> name.startsWith("A"))
                           .map(String::toUpperCase)
                           .collect(Collectors.toList());
System.out.println(result); // Output: [ALICE, ALEX]

在此示例中：