Java Stream学习笔记

1.Stream介绍

1.1 概述

什么是Stream？

java 8 新增的Stream配合同版本出现的 Lambda ，给我们操作集合（Collection）提供了极大的便利。

Stream将要处理的元素集合看作一种流，在流的过程中，借助Stream API对流中的元素进行操作，比如：筛选、排序、聚合等。

Stream对流的操作分类

1. 中间操作，每次返回一个新的流，可以有多个。（筛选filter、映射map、排序sorted、去重组合skip—limit）
2. 终端操作，每个流只能进行一次终端操作，终端操作结束后流无法再次使用。终端操作会产生一个新的集合或值。（遍历foreach、匹配find–match、规约reduce、聚合max–min–count、收集collect）

Stream特性

1. stream不存储数据，而是按照特定的规则对数据进行计算，一般会输出结果。
2. stream不会改变数据源，通常情况下会产生一个新的集合或一个值。
3. stream具有延迟执行特性，只有调用终端操作时，中间操作才会执行。

1.2 Stream与传统遍历对比

几乎所有的集合（如 Collection 接口或 Map 接口等）都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，除了必需的添加、删除、获取外，最典型的就是集合遍历。例如现有一个需求：将list集合中姓张的元素过滤到一个新的集合中,然后将过滤出来的姓张的元素中，再过滤出来长度为3的元素，存储到一个新的集合中

传统遍历

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class Demo1List {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张无忌");
        list.add("周芷若");
        list.add("赵敏");
        list.add("小昭");
        list.add("殷离");
        list.add("张三");
        list.add("张三丰");
 
        List<String> listA = new ArrayList<>();
        for ( String s  : list) {
            if (s.startsWith("张"))
                listA.add(s);
        }
 
        List<String> listB = new ArrayList<>();
        for (String s: listA) {
            if (s.length() == 3)
                listB.add(s);
        }
 
        for (String s: listB) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

使用Stream写法

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class Demo2Steam {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张无忌");
        list.add("周芷若");
        list.add("赵敏");
        list.add("小昭");
        list.add("殷离");
        list.add("张三");
        list.add("张三丰");
        list.stream()
                .filter(name -> name.startsWith("张"))
                .filter(name -> name.length() == 3)
                .forEach(name -> System.out.println(name));
    }
}

2.Stream的创建

2.0 顺序流和并行流

stream和parallelStream的简单区分： stream是顺序流，由主线程按顺序对流执行操作，而parallelStream是并行流，内部以多线程并行执行的方式对流进行操作，但前提是流中的数据处理没有顺序要求。例如筛选集合中的奇数，两者的处理不同之处：

如果流中的数据量足够大，并行流可以加快处速度。除了直接创建并行流，还可以通过parallel()把顺序流转换成并行流

2.1 通过 java.util.Collection.stream() 方法用集合创建流

@Test
public void testCreateStream(){
    List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
    // 创建一个顺序流
    Stream<String> stream = list.stream();
    System.out.println("创建顺序流:stream");
    stream.forEach(x-> System.out.println(x));

    // 创建一个并行流
    Stream<String> parallelStream = list.parallelStream();
    System.out.println("创建并行流:parallelStream");
    parallelStream.forEach(x-> System.out.println(x));
}

创建顺序流:stream
a
b
c
创建并行流:parallelStream
b
c
a

2.2 使用java.util.Arrays.stream(T[] array)方法用数组创建流

@Test
public void testCreateStream(){
    int[] array1={1,3,5,6,8};
    IntStream stream1 = Arrays.stream(array1);
    stream1.forEach(x-> System.out.println(x));

    String[] array2={"1","3","5","6","8"};
    Stream<String> stream2 = Arrays.stream(array2);
    stream2.forEach(x-> System.out.println(x));
}

2.3 使用Stream的静态方法：of()、iterate()、generate()

@Test
public void testCreateStream(){
    Stream<Integer> stream1 = Stream.of(1, 2, 3);
    stream1.forEach(System.out::println);

    Stream<Integer> stream2 = Stream.iterate(0, (x) -> x + 3).limit(3);
    stream2.forEach(System.out::println);

    Stream<Double> stream3 = Stream.generate(Math::random).limit(3);
    stream3.forEach(System.out::println);
}

3.Stream使用/Stream流的常用方法

在使用stream之前，先理解一个概念：Optional 。Optional类是一个可以为null的容器对象。如果值存在则isPresent()方法会返回true，调用get()方法会返回该对象。

Stream流的常用方法分类：

• 终结方法：返回值类型不再是Stream接口本身类型的方法，例如：forEach方法和count方法
• 非终结方法/延迟方法：返回值类型仍然是Stream接口自身类型的方法，除了终结方法都是延迟方法。例如：filter,limit,skip,map,conat

3.1 遍历/匹配（foreach、find、match）

Stream也是支持类似集合的遍历和匹配元素的，只是Stream中的元素是以Optional类型存在的

@Test
public void testStream(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(7, 6, 9, 3, 8, 2, 1);

    // 遍历输出符合条件的元素
    list.stream().filter(x -> x > 6).forEach(System.out::println);
    // 匹配第一个
    Optional<Integer> findFirst = list.stream().filter(x -> x > 6).findFirst();
    // 匹配任意（适用于并行流）
    Optional<Integer> findAny = list.parallelStream().filter(x -> x > 6).findAny();
    // 是否包含符合特定条件的元素
    boolean anyMatch = list.stream().anyMatch(x -> x > 6);
    System.out.println("匹配第一个值：" + findFirst.get());
    System.out.println("匹配任意一个值：" + findAny.get());
    System.out.println("是否存在大于6的值：" + anyMatch);
}

7
9
8
匹配第一个值：7
匹配任意一个值：8
是否存在大于6的值：true

3.2 筛选（filter）

@Test
public void testStream(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(6, 7, 3, 8, 1, 2, 9);
    Stream<Integer> stream = list.stream();
    stream.filter(x -> x > 7).forEach(System.out::println);
}

8
9

3.3 聚合（max、min、count）

获取Integer集合中的最大/小值

@Test
public void testStream(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(7, 6, 9, 4, 11, 6);

    // 自然排序
    Optional<Integer> max = list.stream().max(Integer::compareTo);
    Optional<Integer> min = list.stream().min(Integer::compareTo);

    // 自定义排序
    Optional<Integer> max2 = list.stream().max(new Comparator<Integer>() {
        @Override
        public int compare(Integer o1, Integer o2) {
            return o1.compareTo(o2);
        }
    });
    Optional<Integer> min2 = list.stream().min((o1, o2) -> o1.compareTo(o2));

    System.out.println("自然排序的最大值：" + max.get()+",最小值："+min.get());
    System.out.println("自定义排序的最大值：" + max2.get()+",最小值："+min2.get());
}

自然排序的最大值：11,最小值：4
自定义排序的最大值：11,最小值：4

获取String集合中最长/最低的元素

@Test
public void testStream(){
    List<String> list = Arrays.asList("adnm", "admmt", "pot", "xbangd", "weoujgsd");

    Optional<String> max = list.stream().max(Comparator.comparing(String::length));
    Optional<String> min = list.stream().min(Comparator.comparing(String::length));

    System.out.println("最长的字符串：" + max.get());
    System.out.println("最短的字符串：" + min.get());
}

最长的字符串：weoujgsd
最短的字符串：pot

获取员工工资最高的人

@Data
class Person {
    private String name;  // 姓名
    private int salary; // 薪资
    private int age; // 年龄
    private String sex; //性别
    private String area;  // 地区
}

@Test
public void testStream(){
    List<Person> personList = new ArrayList<Person>();
    personList.add(new Person("Tom", 8900, 23, "male", "New York"));
    personList.add(new Person("Jack", 7000, 25, "male", "Washington"));
    personList.add(new Person("Lily", 7800, 21, "female", "Washington"));
    personList.add(new Person("Anni", 8200, 24, "female", "New York"));
    personList.add(new Person("Owen", 9500, 25, "male", "New York"));
    personList.add(new Person("Alisa", 7900, 26, "female", "New York"));

    Optional<Person> max = personList.stream().max(Comparator.comparingInt(Person::getSalary));
    Optional<Person> min = personList.stream().min(new Comparator<Person>() {
        @Override
        public int compare(Person o1, Person o2) {
            return Integer.compare(o1.getSalary(), o2.getSalary());
        }
    });
    System.out.println("员工工资最大值：" + max.get().getSalary());
    System.out.println("员工工资最小值：" + min.get().getSalary());
}

员工工资最大值：9500
员工工资最小值：7000

计算Integer集合中大于6的元素的个数

@Test
public void testStream(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(7, 6, 4, 8, 2, 11, 9);
    long count = list.stream().filter(x -> x > 6).count();
    System.out.println("list中大于6的元素个数：" + count);
}

list中大于6的元素个数：4

3.4 映射（map、flatMap）

映射，可以将一个流的元素按照一定的映射规则映射到另一个流中。分为map和flatMap：

• map：接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素。
• flatMap：接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流。

英文字符串数组的元素全部改为大写。整数数组每个元素+3

@Test
public void testStream(){
    String[] strArr = { "abcd", "bcdd", "defde", "fTr" };
    List<String> strList = Arrays.stream(strArr).map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList());

    List<Integer> intList = Arrays.asList(1, 3, 5, 7, 9, 11);
    List<Integer> intListNew = intList.stream().map(x -> x + 3).collect(Collectors.toList());

    System.out.println("每个元素大写：" + strList);
    System.out.println("每个元素+3：" + intListNew);
}

每个元素大写：[ABCD, BCDD, DEFDE, FTR]
每个元素+3：[4, 6, 8, 10, 12, 14]

将两个字符数组合并成一个新的字符数组

@Test
public void testStream(){
    List<String> list = Arrays.asList("m,k,l,a", "1,3,5,7");
    List<String> listNew = list.stream().flatMap(s -> {
        // 将每个元素转换成一个stream
        String[] split = s.split(",");
        Stream<String> s2 = Arrays.stream(split);
        return s2;
    }).collect(Collectors.toList());

    System.out.println("处理前的集合：" + list);
    System.out.println("处理后的集合：" + listNew);
}

处理前的集合：[m,k,l,a, 1,3,5,7]
处理后的集合：[m, k, l, a, 1, 3, 5, 7]

3.5 规约（reduce）

归约，也称缩减，顾名思义，是把一个流缩减成一个值，能实现对集合求和、求乘积和求最值操作。

@Test
public void testStream(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 3, 2, 8, 11, 4);
    // 求和方式1
    Optional<Integer> sum = list.stream().reduce((x, y) -> x + y);
    // 求和方式2
    Optional<Integer> sum2 = list.stream().reduce(Integer::sum);
    // 求和方式3
    Integer sum3 = list.stream().reduce(0, Integer::sum);

    // 求乘积
    Optional<Integer> product = list.stream().reduce((x, y) -> x * y);

    // 求最大值方式1
    Optional<Integer> max = list.stream().reduce((x, y) -> x > y ? x : y);
    // 求最大值写法2
    Integer max2 = list.stream().reduce(1, Integer::max);

    System.out.println("list求和：" + sum.get() + "," + sum2.get() + "," + sum3);
    System.out.println("list求积：" + product.get());
    System.out.println("list求和：" + max.get() + "," + max2);
}

list求和：29,29,29
list求积：2112
list求和：11,11

3.6 收集（collect）

collect，收集，可以说是内容最繁多、功能最丰富的部分了。从字面上去理解，就是把一个流收集起来，最终可以是收集成一个值也可以收集成一个新的集合。

collect主要依赖java.util.stream.Collectors类内置的静态方法。

3.6.1 归集（toList、toSet、toMap）

因为流不存储数据，那么在流中的数据完成处理后，需要将流中的数据重新归集到新的集合里。toList、toSet和toMap比较常用，另外还有toCollection、toConcurrentMap等复杂一些的用法。

@Data
class Person {
    private String name;  // 姓名
    private int salary; // 薪资
    private int age; // 年龄
    private String sex; //性别
    private String area;  // 地区
}

@Test
public void testStream(){
    List<Integer> list = Arrays.asList(1, 6, 3, 4, 6, 7, 9, 6, 20);
    List<Integer> listNew = list.stream().filter(x -> x % 2 == 0).collect(Collectors.toList());
    Set<Integer> set = list.stream().filter(x -> x % 2 == 0).collect(Collectors.toSet());

    List<Person> personList = new ArrayList<Person>();
    personList.add(new Person("Tom", 8900, 23, "male", "New York"));
    personList.add(new Person("Jack", 7000, 25, "male", "Washington"));
    personList.add(new Person("Lily", 7800, 21, "female", "Washington"));
    personList.add(new Person("Anni", 8200, 24, "female", "New York"));

    Map<?, Person> map = personList.stream().filter(p -> p.getSalary() > 8000)
        .collect(Collectors.toMap(Person::getName, p -> p));
    System.out.println("toList:" + listNew);
    System.out.println("toSet:" + set);
    System.out.println("toMap:" + map);
}

toList:[6, 4, 6, 6, 20]
toSet:[4, 20, 6]
toMap:{Tom=Person{name='Tom', salary=8900, age=23, sex='male', area='New York'}, Anni=Person{name='Anni', salary=8200, age=24, sex='female', area='New York'}}

3.7 排序（sorted）

sorted，中间操作。有两种排序：

• sorted()：自然排序，流中元素需实现Comparable接口
• sorted(Comparator com)：Comparator排序器自定义排序

员工按工资、年龄排序

@Data
class Person {
    private String name;  // 姓名
    private int salary; // 薪资
    private int age; // 年龄
    private String sex; //性别
    private String area;  // 地区
}

@Test
public void testStream(){
    List<Person> personList = new ArrayList<Person>();

    personList.add(new Person("Sherry", 9000, 24, "female", "New York"));
    personList.add(new Person("Tom", 8900, 22, "male", "Washington"));
    personList.add(new Person("Jack", 9000, 25, "male", "Washington"));
    personList.add(new Person("Lily", 8800, 26, "male", "New York"));
    personList.add(new Person("Alisa", 9000, 26, "female", "New York"));

    // 按工资升序排序（自然排序）
    List<String> newList = personList.stream().sorted(Comparator.comparing(Person::getSalary))
        .map(Person::getName)
        .collect(Collectors.toList());
    // 按工资倒序排序
    List<String> newList2 = personList.stream().sorted(Comparator.comparing(Person::getSalary).reversed())
        .map(Person::getName)
        .collect(Collectors.toList());
    // 先按工资再按年龄升序排序
    List<String> newList3 = personList.stream()
        .sorted(Comparator.comparing(Person::getSalary).thenComparing(Person::getAge))
        .map(Person::getName)
        .collect(Collectors.toList());
    // 先按工资再按年龄自定义排序（降序）
    List<String> newList4 = personList.stream().sorted((p1, p2) -> {
        if (p1.getSalary() == p2.getSalary()) {
            return p2.getAge() - p1.getAge();
        } else {
            return p2.getSalary() - p1.getSalary();
        }
    }).map(Person::getName).collect(Collectors.toList());

    System.out.println("按工资升序排序：" + newList);
    System.out.println("按工资降序排序：" + newList2);
    System.out.println("先按工资再按年龄升序排序：" + newList3);
    System.out.println("先按工资再按年龄自定义降序排序：" + newList4);
}

按工资升序排序：[Lily, Tom, Sherry, Jack, Alisa]
按工资降序排序：[Sherry, Jack, Alisa, Tom, Lily]
先按工资再按年龄升序排序：[Lily, Tom, Sherry, Jack, Alisa]
先按工资再按年龄自定义降序排序：[Alisa, Jack, Sherry, Tom, Lily]

参考资料

1. Java Stream流（详解）_java stream()-CSDN博客
2. 【java基础】吐血总结Stream流操作_java stream流操作-CSDN博客
3. Java 8 Stream | 菜鸟教程 (runoob.com)