【Java系列】深入解析Stream API

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【Java系列】深入解析Stream API

序言

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1 基础介绍 

Stream API是Java 8中最重要的新特性之一,它是处理集合和数组的一种新方式。它提供了一种简单、灵活和可读的方式来处理集合和数组中的元素,从而使代码更加简洁、高效和易于维护。

Stream API的核心是Stream接口,它表示一组元素的序列,可以按需进行计算。Stream接口提供了大量的中间操作和终端操作,可以用于过滤、映射、排序、聚合等各种操作。

1.1 原理介绍

Stream API 的实现原理是基于两个核心概念:流和操作。

1.1.1 流

流(Stream)一个数据序列,它可以由一个或多个操作组成。

流的操作可以分为两类:

  1. 中间操作
  2. 终端操作

中间操作:是指对流进行处理但不产生最终结果的操作,

终端操作:是指对流进行处理并返回最终结果的操作。

1.1.2 操作

操作(Operation)是对流进行处理的方法,操作可以分为中间操作和终端操作。

Stream API 提供了多种中间操作方法和终端操作方法,常用的中间操作方法包括 filter、map、sorted、distinct、limit 等,

常用的终端操作方法包括 forEach、collect、reduce 等。这些方法可以组合使用,构成一个操作链,最终返回一个最终结果。

操作链的执行是惰性求值的,即只有在需要计算结果时才进行计算。这种方式可以避免不必要的计算,并提高代码的执行效率。

综上所述,Stream API 的实现原理是基于流和操作两个核心概念,它提供了一种简单、灵活、可读性极高的方式来处理集合和数组中的元素,使得代码更加简洁、高效和易于维护。

1.2 语法介绍

tream API 的语法基于一组接口和操作符,其中最常用的是 Stream 接口和它的中间操作方法和终端操作方法。以下是 Stream API 的基本语法。

1.2.1 创建 Stream 对象

可以通过集合、数组、IO 流、生成器等多种方式来创建 Stream 对象。

其中最常用的方式是通过集合创建 Stream 对象,例如:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = numbers.stream();

1.2.2 中间操作方法

Stream 对象提供了多种中间操作方法,可以对 Stream 对象进行过滤、映射、排序、去重、限制等操作,常用方法包括:

  • filter(Predicate<T> predicate):根据条件过滤 Stream 对象中的元素。
  • map(Function<T, R> mapper):将 Stream 对象中的元素映射到新的值。
  • sorted(Comparator<T> comparator):对 Stream 对象中的元素进行排序。
  • distinct():去重 Stream 对象中的元素。
  • limit(long maxSize):限制 Stream 对象中元素的数量。

例如:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                    .filter(n -> n % 2 == 0)
                                    .sorted()
                                    .limit(2)
                                    .collect(Collectors.toList());

这里,首先使用 filter() 方法过滤出所有偶数,然后使用 sorted() 方法将它们排序,使用 limit() 方法限制数量,最后使用 collect() 方法将它们收集到一个列表中。

1.2.3 终端操作方法

Stream 对象提供了多种终端操作方法,可以将 Stream 对象转换为集合、数组、Map 对象,或者进行聚合操作,常用方法包括:

  • collect(Collector<T, A, R> collector):将 Stream 对象中的元素收集到集合、数组、Map 对象等中。
  • reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator):对 Stream 对象中的元素进行聚合操作。
  • forEach(Consumer<T> action):对 Stream 对象中的元素进行遍历操作。

例如:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
                    .reduce(0, (a, b) -> a + b);

这里,使用 reduce() 方法对 Stream 对象中的所有元素进行求和操作。

综上所述,Stream API 的语法非常简单、直观,并且非常灵活,可以用于各种不同的编程任务,使得代码更加简洁、高效和易于维护。

1.3 优缺点

Stream API 它基于函数式编程思想,提供了一种简单、灵活、可读性极高的方式来处理集合和数组中的元素。

Stream API 的特点和优点包括:

  1. 简洁、高效、易于维护:Stream API 的方法链式调用,可以使代码更加简洁、易于阅读和维护。

  2. 支持并行处理:Stream API 支持对集合和数组中的元素进行并行处理,提高了处理效率。

  3. 支持惰性求值:Stream API 的操作是惰性求值的,只有在需要计算结果时才进行计算,避免了不必要的计算。

  4. 支持多种数据源:Stream API 可以处理多种不同类型的数据源,例如集合、数组、IO 流、生成器等。

  5. 支持多种操作:Stream API 提供了多种中间操作方法和终端操作方法,可以对数据进行过滤、映射、排序、去重、聚合等操作。

  6. 提高代码可读性:Stream API 的方法名和参数都非常直观,可以使代码更加可读性高。

  7. 可以组合使用:Stream API 的操作可以组合使用,构成一个操作链,最终返回一个最终结果。

不过,Stream API 也有一些缺点,例如学习成本较高、性能问题、代码可读性问题等。因此,在使用 Stream API 时需要根据实际情况进行选择。

2 使用示例 

以下是一些常见的Stream API的用例:

  1. 过滤
  2. 映射
  3. 排序
  4. 聚合

2.1 过滤

使用filter()方法根据指定的条件过滤集合中的元素。例如,以下代码过滤出一个整数列表中的所有偶数:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                    .filter(n -> n % 2 == 0)
                                    .collect(Collectors.toList());

2.2 映射

使用map()方法将集合中的元素映射到新的值。例如,以下代码将一个字符串列表中的每个字符串转换为大写:

List<String> strings = Arrays.asList("hello", "world");
List<String> upperCaseStrings = strings.stream()
                                        .map(String::toUpperCase)
                                        .collect(Collectors.toList());

2.3 排序

使用sorted()方法根据指定的排序方式对集合中的元素进行排序。例如,以下代码将一个整数列表按照从小到大的顺序排序:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5);
List<Integer> sortedNumbers = numbers.stream()
                                        .sorted()
                                        .collect(Collectors.toList());

2.4 聚合

使用reduce()方法对集合中的元素进行聚合操作。例如,以下代码计算一个整数列表中的所有元素的总和:

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
                    .reduce(0, (a, b) -> a + b);

Stream API还支持并行处理集合和数组中的元素,从而提高了处理效率。可以使用parallelStream()方法将一个集合或数组转换为一个并行流,使得处理过程可以在多个线程上并行执行。

3 总结 

Stream API是Java 8中最重要的新特性之一,它提供了一种简单、灵活和可读的方式来处理集合和数组中的元素,使得代码更加简洁、高效和易于维护。

4 大会介绍

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 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-498898.html

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