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Java8 Streams流

Java8 Streams流

流（Stream）是Java 8中引入的一个新的抽象层。使用流，您可以以类似于SQL语句的声明方式处理数据。例如，考虑以下SQL语句。

SELECT max(salary), employee_id, employee_name FROM Employee

上述的SQL表达式会自动返回最高薪水的雇员详细信息，而无需在开发者端进行任何计算。使用Java的集合框架，开发者需要使用循环并进行重复检查。另一个问题是效率；由于多核处理器很容易获取，Java开发者需要编写并行处理代码，这可能容易出错。

为了解决这些问题，Java 8引入了流(Stream)的概念，它可以让开发者以声明式的方式处理数据并充分利用多核架构，而无需为此编写任何特定的代码。

什么是流(Stream)

流(Stream)表示从源中获取的对象的序列，可以支持聚合操作。以下是流(Stream)的特点：

  • 元素序列 − 流(Stream)以顺序方式提供特定类型的一组元素。流(Stream)按需获取/计算元素，它不会存储元素。

  • 源 − 流(Stream)的输入源可以是集合(Collections)、数组(Arrays)或I/O资源。

  • 聚合操作 − 流(Stream)支持过滤(filter)、映射(map)、限制(limit)、归约(reduce)、查找(find)、匹配(match)等聚合操作。

  • 流水线处理 − 大多数流(Stream)操作返回流(Stream)本身，以便其结果可以连续处理。这些操作被称为中间操作，它们的作用是接受输入，处理它们，并将输出返回给目标。collect()方法是一个终端操作，通常位于流(Stream)流水线操作的末尾，表示流的结束。

  • 自动迭代 − 流(Stream)操作在内部迭代提供的源元素上进行迭代，与集合(Collections)不同，不需要显式迭代。

生成流(Stream)

在Java 8中，Collection接口有两个方法可以生成流(Stream)。

  • stream() − 返回将集合作为其源的顺序流(Stream)。

  • parallelStream() − 返回将集合作为其源的并行流(Stream)。

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

forEach

Stream提供了一个新的方法‘forEach’，用于迭代流的每个元素。以下代码段展示了如何使用forEach打印10个随机数。

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

map

‘map’方法用于将每个元素映射到其对应的结果。以下代码段使用map打印出数字的唯一平方数。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

//get list of unique squares
List<Integer> squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());

过滤器

“filter”方法用于根据条件消除元素。下面的代码段使用filter打印空字符串的数量。

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");

//get count of empty string
int count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

限制

‘limit’方法用于减小流的大小。下面的代码段展示了如何使用limit方法打印出10个随机数。

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

按顺序排列

‘sorted’方法用于对流进行排序。下面的代码片段展示了如何以排序的方式打印出10个随机数。

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

并行处理

parallelStream是流的替代品，用于并行处理。看下面的代码片段，使用parallelStream打印空字符串的数量。

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");

//get count of empty string
long count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

在顺序流和并行流之间切换非常容易。

收集器

收集器被用于将流中元素的处理结果组合起来。收集器可以用于返回一个列表或一个字符串。

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

System.out.println("Filtered List: " + filtered);
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("Merged String: " + mergedString);

统计数据

在Java 8中，引入了统计数据收集器，用于在流处理时计算所有统计数据。

List numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();

System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());

流示例

使用您选择的任何编辑器，在C:> JAVA中创建以下Java程序。

Java8Tester.java

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.IntSummaryStatistics;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.Map;

public class Java8Tester {

   public static void main(String args[]) {
      System.out.println("Using Java 7: ");

      // Count empty strings
      List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
      System.out.println("List: " +strings);
      long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);

      System.out.println("Empty Strings: " + count);
      count = getCountLength3UsingJava7(strings);

      System.out.println("Strings of length 3: " + count);

      //Eliminate empty string
      List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
      System.out.println("Filtered List: " + filtered);

      //Eliminate empty string and join using comma.
      String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings,", ");
      System.out.println("Merged String: " + mergedString);
      List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

      //get list of square of distinct numbers
      List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
      System.out.println("Squares List: " + squaresList);
      List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);

      System.out.println("List: " +integers);
      System.out.println("Highest number in List : " + getMax(integers));
      System.out.println("Lowest number in List : " + getMin(integers));
      System.out.println("Sum of all numbers : " + getSum(integers));
      System.out.println("Average of all numbers : " + getAverage(integers));
      System.out.println("Random Numbers: ");

      //print ten random numbers
      Random random = new Random();

      for(int i = 0; i < 10; i++) {
         System.out.println(random.nextInt());
      }

      System.out.println("Using Java 8: ");
      System.out.println("List: " +strings);

      count = strings.stream().filter(string->string.isEmpty()).count();
      System.out.println("Empty Strings: " + count);

      count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
      System.out.println("Strings of length 3: " + count);

      filtered = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
      System.out.println("Filtered List: " + filtered);

      mergedString = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
      System.out.println("Merged String: " + mergedString);

      squaresList = numbers.stream().map( i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
      System.out.println("Squares List: " + squaresList);
      System.out.println("List: " +integers);

      IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();

      System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
      System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
      System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
      System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());
      System.out.println("Random Numbers: ");

      random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

      //parallel processing
      count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
      System.out.println("Empty Strings: " + count);
   }

   private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;

      for(String string: strings) {

         if(string.isEmpty()) {
            count++;
         }
      }
      return count;
   }

   private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;

      for(String string: strings) {

         if(string.length() == 3) {
            count++;
         }
      }
      return count;
   }

   private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings) {
      List<String> filteredList = new ArrayList<String>();

      for(String string: strings) {

         if(!string.isEmpty()) {
             filteredList.add(string);
         }
      }
      return filteredList;
   }

   private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings, String separator) {
      StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();

      for(String string: strings) {

         if(!string.isEmpty()) {
            stringBuilder.append(string);
            stringBuilder.append(separator);
         }
      }
      String mergedString = stringBuilder.toString();
      return mergedString.substring(0, mergedString.length()-2);
   }

   private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers) {
      List<Integer> squaresList = new ArrayList<Integer>();

      for(Integer number: numbers) {
         Integer square = new Integer(number.intValue() * number.intValue());

         if(!squaresList.contains(square)) {
            squaresList.add(square);
         }
      }
      return squaresList;
   }

   private static int getMax(List<Integer> numbers) {
      int max = numbers.get(0);

      for(int i = 1;i < numbers.size();i++) {

         Integer number = numbers.get(i);

         if(number.intValue() > max) {
            max = number.intValue();
         }
      }
      return max;
   }

   private static int getMin(List<Integer> numbers) {
      int min = numbers.get(0);

      for(int i= 1;i < numbers.size();i++) {
         Integer number = numbers.get(i);

         if(number.intValue() < min) {
            min = number.intValue();
         }
      }
      return min;
   }

   private static int getSum(List numbers) {
      int sum = (int)(numbers.get(0));

      for(int i = 1;i < numbers.size();i++) {
         sum += (int)numbers.get(i);
      }
      return sum;
   }

   private static int getAverage(List<Integer> numbers) {
      return getSum(numbers) / numbers.size();
   }
}

验证结果

使用 javac 编译器编译类，如下所示 –

C:\JAVA>javac Java8Tester.java

现在按照以下步骤运行Java8Tester：

C:\JAVA>java Java8Tester

它应该产生以下结果−

Using Java 7:
List: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
Merged String: abc, bc, efg, abcd, jkl
Squares List: [9, 4, 49, 25]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9
Random Numbers:
-1279735475
903418352
-1133928044
-1571118911
628530462
18407523
-881538250
-718932165
270259229
421676854
Using Java 8:
List: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
Merged String: abc, bc, efg, abcd, jkl
Squares List: [9, 4, 49, 25]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9.444444444444445
Random Numbers:
-1009474951
-551240647
-2484714
181614550
933444268
1227850416
1579250773
1627454872
1683033687
1798939493
Empty Strings: 2

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