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Java Stream

Stream 作为 Java8 的新特性，基于 lambda 表达式，是对集合对象功能的增强，它专注于对集合对象进行各种高效、便利的聚合操作或者大批量的数据操作，提高了编程效率和代码可读性。

一、Stream 原理

将要处理的元素看做一种流，流在管道中传输，并且可以在管道的节点上处理，包括过滤筛选、去重、排序、聚合等。元素流在管道中经过中间操作的处理，最后由最终操作得到前面处理的结果。

二、操作分类

  • 中间操作

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

  • 终止操作

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

三、生成方式

  • stream()：为集合创建串行流
  • parallelStream()：为集合创建并行流

四、常见操作

使用用例涉及的类定义：（集合对象为订单对象，主键、订单号、订单类型、总金额）

class OrderInfo {
    private Integer id;

    private String orderNo;

    private Integer type;

    private Double total;

    public OrderInfo(Integer id, String orderNo, Integer type, Double total) {
        this.id = id;
        this.orderNo = orderNo;
        this.type = type;
        this.total = total;
    }
}

4.1 filter（筛选）

方法定义：

Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

使用样例：

# 过滤掉总金额小于一百万的订单
List<OrderInfo> orderList = list.stream()
    .filter(orderInfo -> orderInfo.getTotal() >= 1000 * 1000)
    .collect(Collectors.toList());

4.2 map（映射）

Stream 的 Map-Reduce 操作是 Java 函数式编程的精华所在，同时也是最为复杂的部分。但一旦你啃下了这块硬骨头，那你就真正熟悉 Java 的函数式编程了。

map 操作又称为映射操作，是处理 Stream 的重要操作。它的作用是将当前 Stream 中的每个元素都映射转换为另一个元素，从而得到一个新的 Stream。转换前后的元素类型也可以不同。

方法定义：

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

使用样例：

# 以数组的形式输出订单金额前十的订单
double[] orderArray = list.stream()
    .sorted(Comparator.comparing(OrderInfo::getTotal).reversed())
    .limit(10)
    .mapToDouble(OrderInfo::getTotal)
    .toArray();

map 方法是一个中间操作，作用是将当前 Stream 中的每个元素通过参数 mapper 转换为另一个元素，转换前的元素类型为 T，转换后的元素类型为 R。

4.3 distinct（去重）

方法定义：

Stream<T> distinct();

4.4 sorted（排序）

方法定义：

Stream<T> sorted();

Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator);

使用样例：

# 按照 ID 进行排序
List<OrderInfo> orderList = list.stream()
    .sorted(Comparator.comparing(OrderInfo::getId))
    .collect(Collectors.toList());
# 按照 ID 进行倒序
List<OrderInfo> orderList = list.stream()
    .sorted(Comparator.comparing(OrderInfo::getId).reversed())
    .collect(Collectors.toList());
# 先按照订单类型排序，再按照订单总金额排序
List<OrderInfo> orderList = list.stream()
    .sorted(Comparator.comparing(OrderInfo::getId).thenComparing(OrderInfo::getTotal))
    .collect(Collectors.toList());
4.4.1 多字段排序

通过 Comparator.thenComparing(Comparator<? super T> other) 实现，可参考以上第三个样例。

4.5 limit（限制返回个数）

Stream 的 limit 方法返回一个新的流，该流的元素被截断为给定的最大长度。limit 方法包含前 n 个元素，其中 n 小于或等于给定的最大大小。

方法定义：

Stream<T> limit(long maxSize);

使用样例：

# 按照订单总金额排序，且只返回前三条数据
List<OrderInfo> orderList = list.stream()
    .sorted(Comparator.comparing(OrderInfo::getTotal)).limit(3)
    .collect(Collectors.toList());

4.6 skip（删除元素）

4.7 reduce（聚合）

reduce 操作（reduction operation），翻译为规约操作，是 Stream 中最复杂的操作。

规约操作，是通过重复执行指定的合并操作（combining operation），将 Stream 中的所有元素合并得到一个汇总结果的过程。例如，求和（sum）、求最大或最小值（max / min）、求平均数（average）、求元素总个数（count）、将所有元素汇总到一个列表（collect），这些都属于规约操作。

规约操作都属于终止操作（terminal operations）。

Stream 类库有两个通用的规约操作 reduce() 和 collect()。

4.8 min/max（求最小值/最大值）

Stream.max() 根据提供的 Comparator 返回流的最大元素。比较器是一种比较函数，它对某些对象集合施加总排序。 max() 是一种终端操作，它组合流元素并返回摘要结果。因此，max() 是归约（reduce）的一种特殊情况。该方法返回 Optional 实例。

方法定义：

Optional<T> max(Comparator<? super T> comparator);

使用样例：

# 获取金额最大的订单
OrderInfo orderInfo = list.stream()
    .max(Comparator.comparing(OrderInfo::getTotal)).get();

4.9 anyMatch/allMatch/noneMatch（匹配）

五、问题

不执行终止操作，是否可以获取集合的大小？

不可以。因为 streams 可以是无限的或按需生成输出。

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