Java Stream的基本概念以及創(chuàng)建方法

更新時間：2020年08月28日 11:39:30 作者：莊周de蝴蝶

這篇文章主要介紹了Java Stream的基本概念以及創(chuàng)建方法，幫助大家更好的理解和學(xué)習Java，感興趣的朋友可以了解下

前言

相信很多人(包括我自己)，在很長一段時間內(nèi)雖然使用了 JDK 1.8 ，卻從來沒有使用過自1.8開始增加的 Stream 這一強大使用的新特性，本文則將先從如何創(chuàng)建 Stream 開始，逐步去學(xué)會 Stream 的使用。本文不會涉及對流中數(shù)據(jù)的操作，而只討論創(chuàng)建流的幾種方法，以及一些基礎(chǔ)概念，關(guān)于流的實用操作將會在后續(xù)文章中一一介紹。

Stream 與 Collection 的區(qū)別

1.用途與關(guān)注點不同

Collection 主要關(guān)注于對象的存儲方面，通過使用 List 、 Map、Set等等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，讓數(shù)據(jù)被更好的組織起來，以便于使用。而 Stream 則關(guān)注于對象的操作方面，包含reduce、map、filter等等實用的操作。

2.流是懶搜索(Laziness-seeking)的

先看一個例子，考慮一下代碼：

Random random = new Random(29);
random.ints()
   .filter(v -> v > 5 && v < 31)
   .limit(3)
   .forEach(System.out::println);

// output:
//  21
//  22
//  28

代碼首先創(chuàng)建了一個隨機整數(shù)流，然后過濾得到其中在(5, 31)范圍內(nèi)的數(shù)，最終得到其中的3個數(shù)并輸出，這里創(chuàng)建的流就是3中所說的無限流，而流在執(zhí)行的過程中一旦得到一個滿足條件的整數(shù)就會加到結(jié)果序列中，并且開始進行下一輪的搜索，直到找到3個滿足的整數(shù)為止。流只會完成所給任務(wù)(找到3個滿足指定范圍的整數(shù)并輸出)，不會有額外的操作。

3.流的大小可以是無限的

盡管 Collection 的數(shù)據(jù)量也可以動態(tài)擴展改變，但由于計算機內(nèi)存是有限的，所以其數(shù)據(jù)量大小始終可以看成只能為有限的大小。但 Stream 則不同，由于流是懶加載的，所以當使用limit類似的短路操作時，就可以利用特性2的原因去接收一個無限流。

4.流操作不存在副作用

和 Collection 中的某些操作，例如remove會刪除集合中的元素不同，流不會修改生成流的原有集合中的數(shù)據(jù)，例如使用filter時，會產(chǎn)生一個經(jīng)過元素過濾后的新流，而不會修改原集合中的數(shù)據(jù)。

5.流屬于消耗品(Consumable)

不同與 Collection 沒有訪問次數(shù)與使用的限制，一個流在其生命周期中只能被執(zhí)行一次，當執(zhí)行了終端操作(terminal operation，在之后的文章中會具體介紹)后，即使沒有將流關(guān)閉，例如上述代碼中的forEach，也無法再次訪問了(類似迭代器)，如下代碼所示，想要再操作，必須重新創(chuàng)建一個流。

IntStream stream = new Random(29).ints();
stream.filter(v -> v > 5 && v < 31)
   .limit(3)
   .forEach(System.out::println);
// 當執(zhí)行了終端操作后再使用，就會出現(xiàn)一下異常提示信息
// java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed
stream.forEach(System.out::println);

創(chuàng)建流

流可以通過很多種方式被創(chuàng)建，下面進行一一介紹：

1.Collection 家族創(chuàng)建的方式

對于實現(xiàn)了Collection 接口的類，都可以通過stream()和parallelStream()創(chuàng)建對應(yīng)流，如下代碼所示：

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
// 創(chuàng)建一個普通的流
Stream<Integer> stream = list.stream();
// 創(chuàng)建一個并行流
Stream<Integer> parallelStream = list.parallelStream();

2.數(shù)組家族創(chuàng)建的方式

對于數(shù)組類型的元素，都可以使用Arrays類的stream()創(chuàng)建對應(yīng)的流，如果想獲得并行流則需要使用parallel()方法，如下所示：

IntStream stream = Arrays.stream(new int[]{1, 2, 3});
// 生成流對應(yīng)的并行流
IntStream parallelStream = stream.parallel();

3.Stream家族的工廠方法

通過工廠方法來創(chuàng)建流的方式比較多，可以通過empty、of、concat、generate、iterate、range、rangeClosed以及builder等方法創(chuàng)建流，下面就通過代碼樣例來一一介紹：

// 產(chǎn)生一個不包含任何元素的流
Stream<Object> stream1 = Stream.empty();

// 由給定元素所生成的流
Stream<Integer> stream2 = Stream.of(1, 2, 3);

// 合并兩個流產(chǎn)生一個新的流
Stream<Object> stream3 = Stream.concat(stream1, stream2);

// 創(chuàng)建一個<無限流>，流中的數(shù)據(jù)是通過調(diào)用所傳函數(shù)產(chǎn)生的
Stream<Double> stream4 = Stream.generate(Math::random);

// 創(chuàng)建一個<無限流>，流中的數(shù)據(jù)由第一個參數(shù)、將
// 第一個參數(shù)作為函數(shù)參數(shù)調(diào)用產(chǎn)生的值以及不斷將
// 函數(shù)調(diào)用得到的值作為參數(shù)繼續(xù)調(diào)用所組成，
// 例如下面會生成1,2,3....的整數(shù)流
Stream<Integer> stream5 = Stream.iterate(1, v -> v + 1);

// 創(chuàng)建范圍為[1, 5)組成的整數(shù)流
IntStream stream6 = IntStream.range(1, 5);

// 創(chuàng)建范圍為[1, 5]組成的整數(shù)流
IntStream stream7 = IntStream.rangeClosed(1, 5);

// 通過流的建造者模式創(chuàng)建流
Stream.Builder<Integer> builder = Stream.builder();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
  // add 與 accept 方法均可將元素添加到流中
  // 區(qū)別是 add 無返回值, accept 會返回當前 builder 的 this 對象
  // 底層 add 方法也是調(diào)用了 accept 然后返回 this
  // 因此對于 add 方法可以進行鏈式調(diào)用
  builder.add(i);
  builder.accept(i);
}
Stream<Integer> stream8 = builder.build();

4.IO/NIO家族中的方法

除了兩種獲取lines生成的流外，其它幾種方式都很少使用，這一部分了解即可。

try {
  String dir = System.getProperty("user.dir");
  // 以下兩種方法均是獲取文件中行數(shù)據(jù)組成的流
  Stream<String> stream1 = new BufferedReader(new FileReader(dir + "\\demo.txt")).lines();
  Stream<String> stream2 = Files.lines(Paths.get(dir + "\\demo.txt"));
  // 獲取指定路徑下所有文件/文件夾的路徑組成的流
  Stream<Path> stream3 = Files.list(Paths.get("d:\\temp"));
  // 獲取指定路徑下以及指定最深文件層級內(nèi)(在這里為2)且滿足函數(shù)條件的所有文件/文件夾的路徑組成的流
  Stream<Path> stream4 = Files.find(
    Paths.get("d:\\temp"), 1, (path, basicFileAttributes) -> path.isAbsolute());
  // 獲取指定路徑下以及指定最深文件層級內(nèi)(在這里為2)所有文件/文件夾的路徑組成的流
  Stream<Path> stream5 = Files.walk(Paths.get("d:\\temp"), 2);
} catch (IOException e) {
  e.printStackTrace();
}

5.Random 獲取流的方式

由于直接使用 Random 類生成隨機數(shù)無限流，均為基本數(shù)據(jù)類型組成的流，因此通常還需要使用boxed方法進行裝箱(以前凡是生成的為IntStream，DoubleStream，LongStream均同此)，以便可以使用更加豐富的特性。

Random random = new Random();
// 以下三種方式得到的均是隨機數(shù)組成的<無限流>
IntStream stream1 = random.ints();
DoubleStream stream2 = random.doubles();
LongStream stream3 = random.longs();
Stream<Integer> boxedStream = stream1.boxed();

下面就先舉一個具體的實用的例子，在之后的文章中會詳細介紹一些實用操作，這里可以先做了解：

// 對數(shù)組元素進行倒序排序
// 如果不進行裝箱(boxed)處理，則只能使用默認的升序排序方法
// 通過裝箱，則可以通過自定義比較器，實現(xiàn)更加多樣的排序
int[] arr = {1, 5, 4, 6, 3, 9, 4, 5, 6, 4};
int[] reverseArr = Arrays.stream(arr)
             .boxed()
             .sorted(Comparator.reverseOrder())
             .mapToInt(Integer::valueOf)
             .toArray();
// output: [9, 6, 6, 5, 5, 4, 4, 4, 3, 1]
System.out.println(Arrays.toString(reverseArr));

6.其它可以生成流的類

除了以上介紹的幾個主要可以生成流的類之外，還有一些其它不太常見的可以流的類，下面是部分代碼展示：

String s = "1,2,3,4,5,6,7";
// 由分割后的字符串組成的流
// 在這里就是"1", "2", "3", "4", "5", "6", "7"組成的流
Stream<String> stream1 = Pattern.compile(",").splitAsStream(s);
BitSet bitSet = new BitSet();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
  if (i % 2 == 0) {
    bitSet.set(i);
  }
}
// 由 bitset 中被設(shè)置為 true 的位下標所組成的流
// 在這里就是0, 2, 4, 6, 8
IntStream stream2 = bitSet.stream();
try {
  String dir = System.getProperty("user.dir");
  JarFile jarFile = new JarFile(dir + "\\demo.jar");
  // 由指定 jar 包中所有文件及文件夾的 JarEntry 對象所組形成的流
  Stream<JarEntry> stream3 = jarFile.stream();
} catch (IOException e) {
  e.printStackTrace();
}