Java Stream-编程知识

1. Stream API概述

Java 8 Stream是Java 8中引入的一个新的API，用于处理集合和数组等数据结构的元素。它允许您在数据集上进行功能性操作，例如过滤、映射、排序等，而不需要编写循环或迭代器等底层代码。

Java 8 Stream与集合不同，它并不是一个数据结构，而是一种可操作的流。流可以是无限的，也可以是有限的。在使用流进行操作时，不会改变原始数据集合中的数据，而是返回一个新的流。

Stream API包含了丰富的操作方法，例如过滤、映射、排序、归约等，使得对数据集合进行操作变得非常方便。Java 8 Stream的使用可以极大地简化代码，并提高代码的可读性和可维护性。

2. 初识Stream API

用一个案例来认识StreamAPI的使用：过滤“J”开头的用户名。

方式一：用传统的循环方式处理

List<String> names = Arrays.asList("John", "Jane", "Bob", "Tom");
//传统Java编码实现找出J开头的人名
List<String> jNames = new ArrayList<>();
for (String name : names){if (name.startsWith("J")){jNames.add(name);}
}
System.out.println(jNames);// 输出：[John, Jane]

方式二：用 Stream API

//使用Stream API实现找出J开头的人名
List<String> filteredNames = names.stream().filter(name -> name.startsWith("J")).collect(Collectors.toList());
System.out.println(filteredNames); // 输出：[John, Jane]

上述代码中采用了两种方式实现了过滤“J”开头的用户名，一种是传统for循环方式，另外一种就是Stream API。可以看到使用Stream方式可以大大简化代码。Stream方式中，先使用stream()方法将集合转换为流，然后使用filter()方法筛选以“J”开头的字符串，最后使用collect()方法将筛选后的结果转换为List集合。

3. 常用Stream API方法

Java 8中常用的Stream API主要包括以下几个：

filter：过滤流中的元素，只保留符合条件的元素
map：对流中的元素进行映射，将一个元素映射为另一个元素
flatMap：对流中的元素进行扁平化映射，将一个元素映射为多个元素
sorted：对流中的元素进行排序
distinct：去重，保留流中的不同元素
limit：限制流中元素的数量
skip：跳过流中的前N个元素
forEach：遍历流中的元素
reduce：对流中的元素进行归约，得到一个结果
collect：将流中的元素收集到一个集合中
min和max：找出流中的最小值和最大值
count：统计流中元素的数量
anyMatch、allMatch和noneMatch：判断流中的元素是否满足某个条件
findFirst和findAny：找到流中的第一个元素和任意一个元素
parallel和sequential：切换流的并行和串行模式

上述API定义在集合类和Collectors类上，可以让我们对流进行过滤、映射、排序、去重、统计、归约等常见的操作，并且提供了并行处理的支持，可以充分利用多核处理器的性能，提高程序的执行效率。

4. Stream API的使用步骤

Java 8 Stream API的使用方法主要分为以下几个步骤：

1、创建流

通过集合、数组或者Stream类中提供的静态方法创建流。例如，通过集合创建流：

List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange");
Stream<String> stream = list.stream();

2、中间操作

对流进行中间操作，可以使用filter、map、flatMap、sorted、distinct、limit、skip等操作。例如，使用filter方法过滤集合中的元素：

stream = stream.filter(s -> s.startsWith("a"));

3、终止操作

对流进行终止操作，可以使用forEach、reduce、collect、min、max、count等操作。例如，使用forEach方法遍历流中的元素：

stream.forEach(System.out::println);

4、并行处理

对于大数据集，可以使用并行流来提高程序的执行效率，可以使用parallel和sequential方法来切换并行和串行模式。例如，使用parallel方法将流转换为并行流：

stream = stream.parallel();

以上是Java 8 Stream API的使用方法，可以通过这些步骤来创建、操作和处理流。需要注意的是，在使用Stream API时，应该避免在操作中修改流中的元素，以免出现意外的结果。

5. Stream API的使用示例

1、筛选数据

筛选数据：筛选以“J”开头的字符串。代码示意如下：

List<String> names = Arrays.asList("John", "Jane", "Bob", "Tom");
List<String> filteredNames = names.stream().filter(name -> name.startsWith("J")).collect(Collectors.toList());
System.out.println(filteredNames); // 输出：[John, Jane]

上述代码中，使用stream()方法将集合转换为流，然后使用filter()方法筛选以“J”开头的字符串，最后使用collect()方法将筛选后的结果转换为List集合。

2、映射数据

映射字符串的长度，代码示意如下：

List<String> names = Arrays.asList("John", "Jane", "Bob", "Tom");
List<Integer> nameLengths = names.stream().map(String::length).collect(Collectors.toList());
System.out.println(nameLengths); // 输出：[4, 4, 3, 3]

上述代码中，使用stream()方法将集合转换为流，然后使用map()方法将字符串映射为字符串长度，最后使用collect()方法将映射后的结果转换为List集合。

3、统计数据

统计数据，代码示意如下：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
long count = numbers.stream().count();
int max = numbers.stream().max(Integer::compare).orElse(0);
int min = numbers.stream().min(Integer::compare).orElse(0);
int sum = numbers.stream().mapToInt(Integer::intValue).sum();
double average = numbers.stream().mapToInt(Integer::intValue).average().orElse(0.0);
System.out.println("Count: " + count); // 输出：Count: 5
System.out.println("Max: " + max); // 输出：Max: 5
System.out.println("Min: " + min); // 输出：Min: 1
System.out.println("Sum: " + sum); // 输出：Sum: 15
System.out.println("Average: " + average); // 输出：Average: 3.0

上述代码中，使用count()方法统计流中元素的个数，使用max()和min()方法求出流中的最大值和最小值，使用sum()方法求出流中元素的总和，使用average()方法求出流中元素的平均值。

4、排序数据

实现数据排序，代码示意如下：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 1, 5, 4);
List<Integer> sortedNumbers = numbers.stream().sorted().collect(Collectors.toList());
System.out.println(sortedNumbers); // 输出：[1, 2, 3, 4, 5]

上述代码中，使用sorted()方法对流中的元素进行排序，最后使用collect()方法将排序后的结果转换为List集合。

以上是一些Java 8 Stream API的基本案例，这些案例只是展示了Stream API的基本用法，还有更多丰富的操作可以使用，例如归约、去重、分组、分区等。