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Java8?函數(shù)式編程stream流使用詳解

 更新時(shí)間:2023年07月28日 08:42:46   作者:旅途的痕跡  
這篇文章主要介紹了Java8?函數(shù)式編程stream流使用詳解的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

開(kāi)篇介紹

Java 8 中新增的特性旨在幫助程序員寫(xiě)出更好的代碼,其中對(duì)核心類庫(kù)的改進(jìn)是很關(guān)鍵的一部分,也是本章的主要內(nèi)容。對(duì)核心類庫(kù)的改進(jìn)主要包括集合類的 API 和新引入的流(Stream),流使程序員得以站在更高的抽象層次上對(duì)集合進(jìn)行操作。下面將介紹stream流的用法。

1.初始環(huán)境準(zhǔn)備

? 場(chǎng)景:現(xiàn)在有一個(gè)公司,公司部門(mén)有一級(jí)部門(mén),二級(jí)部門(mén)甲和二級(jí)部門(mén)乙(其中二級(jí)部門(mén)甲和二級(jí)部門(mén)乙是一級(jí)部門(mén)的子部門(mén)),

一級(jí)部門(mén)下面有有001號(hào)員工小明,二級(jí)部門(mén)甲下面有002號(hào)員工小剛和003號(hào)員工小李,二級(jí)部門(mén)乙有002號(hào)員工小剛和004號(hào)員工小張,其中員工id是唯一的,員工小剛既是二級(jí)部門(mén)甲又是二級(jí)部門(mén)乙的員工。代碼展示如下:

public class LambdaUseCase {
    static List<Department> departmentList;
    static {
        // 一級(jí)部門(mén),部門(mén)人員有001號(hào)員工小明
        Department departmentOne = new Department("一級(jí)部門(mén)", 1,10000L,11000L,
                Arrays.asList(new Person("001","小明",22)));
        // 二級(jí)部門(mén)甲,部門(mén)人員有002號(hào)員工小剛和003號(hào)員工小李
        Department departmentTwoFirst = new Department("二級(jí)部門(mén)甲", 2,8000L,13000L,
                Arrays.asList(new Person("002","小剛",23),
                        new Person("003","小李",32)));
        // 二級(jí)部門(mén)乙,部門(mén)人員有002號(hào)員工小剛和004號(hào)員工小張
        Department departmentTwoSecond = new Department("二級(jí)部門(mén)已", 2,7500L,15000L,
                Arrays.asList(new Person("002","小剛",23),
                        new Person("004","小張",34)));

        departmentList = Arrays.asList(departmentOne,departmentTwoFirst,departmentTwoSecond);
    }
}

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
class Department {
    // 部門(mén)名
    private String departmentName;
    // 部門(mén)等級(jí)
    private Integer departmenRank;
    // 部門(mén)薪資(單位分)
    private Long departSalary;
    // 部門(mén)日盈利
    private Long departProfit;
    // 部門(mén)人員集合
    private List<Person> persons;
}

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
//重寫(xiě)equal和hashcode方法,用于數(shù)據(jù)去重
@EqualsAndHashCode
class Person {
    // 人員id
    private String personId;
    // 人員姓名
    private String personName;
    // 人員年齡
    private Integer personAge;
}

2.創(chuàng)建流

單列集合: 集合對(duì)象.stream() 創(chuàng)建流

departmentList.stream();

數(shù)組:Arrays.stream(數(shù)組)或者使用Stream.of來(lái)創(chuàng)建

Integer[] arr = {1,2,3,4,5};
Stream<Integer> stream = Arrays.stream(arr);
Stream<Integer> stream2 = Stream.of(arr);
Stream.of(1,2,3,4);

雙列集合:轉(zhuǎn)換成單列集合后再創(chuàng)建

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("a", 1);
map.put("b", 2);
map.put("c", 3);
Stream<Map.Entry<String, Integer>> stream = map.entrySet().stream();

3.中間操作

3.1 map

如果有一個(gè)函數(shù)可以將一種類型的值轉(zhuǎn)換成另外一種類型,map 操作就可以使用該函數(shù),將一個(gè)流中的值轉(zhuǎn)換成一個(gè)新的流

需求:公司今年收益提供,決定把所有部門(mén)的平均薪資提升1000。

List<Department> departments = departmentList.stream().map(e -> {
    e.setDepartSalary(e.getDepartSalary() + 1000);
    return e;
}).collect(Collectors.toList());

3.2 filter

對(duì)流中的元素進(jìn)行過(guò)濾,篩選出符合過(guò)濾條件的數(shù)據(jù)

需求:需要篩選出部門(mén)平均薪資大于等于8000的數(shù)據(jù)。

List&lt;Department&gt; departments = departmentList.stream()
		.filter(e -&gt; e.getDepartSalary() &gt;= 8000)
		.collect(Collectors.toList());

3.3 flatMap

flatMap 方法可用 Stream 替換值,然后將多個(gè) Stream 連接成一個(gè) Stream

需求:把公司所有的人員收集到一個(gè)集合中。

不使用flatMap,你可能會(huì)這么做,循環(huán)里套循環(huán),看上去不太美觀。

Set<Person> personSet = new HashSet<>();
departmentList.stream().forEach(e->{
	e.getPersons().stream().forEach(person->{
		personSet.add(person);
	});
});

使用flatMap寫(xiě)法。

Set<Person> personSet = departmentList.stream()
        .flatMap(e -> e.getPersons().stream())
        .collect(Collectors.toSet());

3.4 distinct

去除流中的重復(fù)元素

需求:將公司所有的人員統(tǒng)計(jì)出來(lái),這回不使用Set去重,注意:002號(hào)員工即在二級(jí)部門(mén)甲又在二級(jí)部門(mén)乙

List<Person> personSet = departmentList.stream()
        .flatMap(e -> e.getPersons().stream())
        .distinct()
        .collect(Collectors.toList());

注意:distinct方法是依賴Object的equals方法來(lái)判斷是否是相同對(duì)象的。所以需要注意重寫(xiě)equals方法。

3.5 sorted

對(duì)流中的元素進(jìn)行排序

需求: 按薪資從低到高將部門(mén)列出來(lái)。

List<Department> departments = departmentList.stream()
        .sorted((o1, o2) -> o1.getDepartSalary().compareTo(o2.getDepartSalary()))
        .collect(Collectors.toList());

注意:如果調(diào)用空參的sorted()方法,需要流中的元素是實(shí)現(xiàn)了Comparable。

3.6 limit

可以設(shè)置流的最大長(zhǎng)度,超出的部分將被拋棄

需求:按薪資從低到高將部門(mén)列出來(lái),并且找出薪資最低的倆個(gè)部門(mén)

List<Department> departments = departmentList.stream()
		.sorted(Comparator.comparing(Department::getDepartSalary))
		.limit(2)
		.collect(Collectors.toList());

3.7 skip

跳過(guò)流中的前n個(gè)元素,返回剩下的元素

需求:按薪資從低到高將部門(mén)列出來(lái),并且忽略薪資最低的部門(mén)

List<Department> departments = departmentList.stream()
		.sorted(Comparator.comparing(Department::getDepartSalary))
		.skip(1)
		.collect(Collectors.toList());

4.終結(jié)操作

4.1 foreach

對(duì)流中的元素進(jìn)行遍歷操作

需求:要求輸出全部部門(mén)的名稱

departmentList.stream()
                .forEach(e -> System.out.println(e.getDepartmentName()));

4.2 count

可以用來(lái)獲取當(dāng)前流中元素的個(gè)數(shù)。

需求:統(tǒng)計(jì)部門(mén)的格式

long count = departmentList.stream()
    .count();

4.3 max和min

Stream 上常用的操作之一是求最大值和最小值

需求:分別找出部門(mén)里面薪資最高的部門(mén)和最低的部門(mén)

Department maxDepartment = departmentList.stream()
		.max(Comparator.comparing(Department::getDepartSalary))
		.get();
Department minDepartment = departmentList.stream()
		.min(Comparator.comparing(Department::getDepartSalary))
		.get();

4.4 collect

將當(dāng)前的流轉(zhuǎn)換為一個(gè)集合

4.4.1 Collectors.toList()

需求:獲得一個(gè)保存所有部門(mén)名字的集合

List<String> departNameList = departmentList.stream()
		.map(Department::getDepartmentName)
		.collect(Collectors.toList());

4.4.2 Collectors.toSet()

需求:獲得部門(mén)所有人的姓名(重名的忽略)

Set<String> personNameList = departmentList.stream()
		.flatMap(e -> e.getPersons().stream())
		.map(Person::getPersonName)
        .collect(Collectors.toSet());

4.4.3 Collectors.toMap(keyMapper, valueMapper)

需求:獲得部門(mén)名稱當(dāng)做key,員工當(dāng)做value的Map

Map<String, List<Person>> collect = departmentList.stream()
		.collect(Collectors.toMap(Department::getDepartmentName, Department::getPersons));

4.4.4 Collectors.joining()

需求:將所有的部門(mén)名字連起來(lái),并且前綴是【,后綴是】,分隔符是,

departmentList.stream()
		.map(Department::getDepartmentName)
		.collect(Collectors.joining(",","[","]"));

4.4.5 Collectors.partitioningBy(predicate)

接受一個(gè)流,并將其分成兩部分,使用 Predicate 對(duì)象判斷一個(gè)元素應(yīng)該屬于哪個(gè)部分,并根據(jù)布爾值返回一個(gè) Map 到列表。

需求:將一級(jí)部門(mén)和其他級(jí)別的部門(mén)分離出來(lái)

Map<Boolean, List<Department>> collect = departmentList
    .stream()
    .collect(Collectors.partitioningBy(e -> e.getDepartmenRank() == 1));

4.4.6 Collectors.groupingBy(classifier)

接受一個(gè)分類函數(shù),用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)分組

需求:將部門(mén)按部門(mén)的階級(jí)分組

Map<Integer, List<Department>> collect = departmentList
    .stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(Department::getDepartmenRank));

4.4.7 組合收集器

各種收集器已經(jīng)很強(qiáng)大了,但如果將它們組合起來(lái),會(huì)變得更強(qiáng)大。

需求:統(tǒng)計(jì)各個(gè)階級(jí)部門(mén)的平均薪資

Map<Integer, Double> collect = departmentList.stream()
.collect(Collectors.groupingBy(Department::getDepartmenRank,Collectors.averagingLong(Department::getDepartSalary)));

這個(gè)例子中用到了第二個(gè)收集器,用以收集最終結(jié)果的一個(gè)子集。這些收集器叫作下游收集器。收集器是生成最終結(jié)果的一劑配方,下游收集器則是生成部分結(jié)果的配方,主收集器中會(huì)用到下游收集器。這種組合使用收集器的方式,使得它們?cè)?Stream 類庫(kù)中的作用更加強(qiáng)大。

4.5 reduce

對(duì)流中的數(shù)據(jù)按照指定的方式計(jì)算出結(jié)果

需求:計(jì)算出部門(mén)總的日盈利

Long sum = departmentList.stream()
		.map(Department::getDepartProfit)
		.reduce(0L, (result, element) -> result + element);

4.6 anyMatch

可以用來(lái)判斷是否有任意符合匹配條件的元素,結(jié)果為boolean類型。

需求:判斷部門(mén)中有沒(méi)有薪資大于9000的部門(mén)

boolean b = departmentList.stream()
                .anyMatch(e -> e.getDepartSalary() > 9000L);

4.7 allMatch

可以用來(lái)判斷是否都符合匹配條件,結(jié)果為boolean類型。如果都符合結(jié)果為true,否則結(jié)果為false。

需求:判斷部門(mén)薪資是不是都大于9000

boolean b = departmentList.stream()
                .allMatch(e -> e.getDepartSalary() > 9000L);

4.8 noneMatch

可以判斷流中的元素是否都不符合匹配條件。如果都不符合結(jié)果為true,否則結(jié)果為false

需求:判斷是不是所有的部門(mén)薪資都大于9000

boolean b = departmentList.stream()
                .noneMatch(e -> e.getDepartSalary() > 9000L);

4.9 findAny

獲取流中的任意一個(gè)元素。該方法沒(méi)有辦法保證獲取的一定是流中的第一個(gè)元素。

需求:找到任意一個(gè)部門(mén)

Department department = departmentList
                .stream()
                .findAny()
                .get();

4.10 findFirst

獲取流中的第一個(gè)元素。

需求:獲得薪資最低的一個(gè)部門(mén)

Department department = departmentList
                .stream()
                .sorted(Comparator.comparing(Department::getDepartSalary))
                .findFirst()
                .get();

5.高級(jí)用法

5.1 對(duì)基本類型處理(mapToInt,mapToLong,mapToDouble)

在 Java 中,有一些相伴的類型,比如 int 和 Integer——前者是基本類型,后者是裝箱類型。基本類型內(nèi)建在語(yǔ)言和運(yùn)行環(huán)境中,是基本的程序構(gòu)建模塊;而裝箱類型屬于普通的 Java 類,只不過(guò)是對(duì)基本類型的一種封裝。由于裝箱類型是對(duì)象,因此在內(nèi)存中存在額外開(kāi)銷。比如,整型在內(nèi)存中占用4 字節(jié),整型對(duì)象卻要占用 16 字節(jié)。這一情況在數(shù)組上更加嚴(yán)重,整型數(shù)組中的每個(gè)元素只占用基本類型的內(nèi)存,而整型對(duì)象數(shù)組中,每個(gè)元素都是內(nèi)存中的一個(gè)指針,指向 Java堆中的某個(gè)對(duì)象。在最壞的情況下,同樣大小的數(shù)組,Integer[] 要比 int[] 多占用 6 倍內(nèi)存。

將基本類型轉(zhuǎn)換為裝箱類型,稱為裝箱,反之則稱為拆箱,兩者都需要額外的計(jì)算開(kāi)銷。對(duì)于需要大量數(shù)值運(yùn)算的算法來(lái)說(shuō),裝箱和拆箱的計(jì)算開(kāi)銷,以及裝箱類型占用的額外內(nèi)存,會(huì)明顯減緩程序的運(yùn)行速度。

為了減小這些性能開(kāi)銷,Stream 類的某些方法對(duì)基本類型和裝箱類型做了區(qū)分。高階函數(shù) mapToLong 和其他類似函數(shù)即為該方面的一個(gè)嘗試。在 Java 8 中,僅對(duì)整型、長(zhǎng)整型和雙浮點(diǎn)型做了特殊處理,因?yàn)樗鼈冊(cè)跀?shù)值計(jì)算中用得最多,特殊處理后的系統(tǒng)性能提升效果最明顯。

如有可能,應(yīng)盡可能多地使用對(duì)基本類型做過(guò)特殊處理的方法,進(jìn)而改善性能。這些特殊的 Stream 還提供額外的方法,避免重復(fù)實(shí)現(xiàn)一些通用的方法,讓代碼更能體現(xiàn)出數(shù)值計(jì)算的意圖。

需求:需要計(jì)算出公司部門(mén)利潤(rùn)的平均值,最大值,最小值,以及利潤(rùn)總和。

LongSummaryStatistics longSummaryStatistics = departmentList
    .stream()
    .mapToLong(Department::getDepartProfit)
    .summaryStatistics();
System.out.println("利潤(rùn)最大值"+longSummaryStatistics.getMax());
System.out.println("利潤(rùn)最小值"+longSummaryStatistics.getMin());
System.out.println("利潤(rùn)平均值"+longSummaryStatistics.getAverage());
System.out.println("利潤(rùn)總和"+longSummaryStatistics.getSum());

這些統(tǒng)計(jì)值在所有特殊處理的 Stream,如 DoubleStream、LongStream 中都可以得出。如無(wú)需全部的統(tǒng)計(jì)值,也可分別調(diào)用 min、max、average 或 sum 方法獲得單個(gè)的統(tǒng)計(jì)值,同樣,三種基本類型對(duì)應(yīng)的特殊 Stream 也都包含這些方法。

6. 數(shù)據(jù)并行化

并 行 化 操 作 流 只 需 改 變 一 個(gè) 方 法 調(diào) 用。 如 果 已 經(jīng) 有 一 個(gè) Stream 對(duì) 象, 調(diào) 用 它 的parallel 方法就能讓其擁有并行操作的能力。如果想從一個(gè)集合類創(chuàng)建一個(gè)流,調(diào)用parallelStream 就能立即獲得一個(gè)擁有并行能力的流。

需求:并行的統(tǒng)計(jì)公司的所有的人員。

Set<Person> collect = departmentList.stream()
		.parallel()
		.flatMap(e -> e.getPersons().stream()).collect(Collectors.toSet());
Set<Person> collect1 = departmentList.parallelStream()
		.flatMap(e -> e.getPersons().stream()).collect(Collectors.toSet());

在底層,并行流還是沿用了 fork/join 框架。fork 遞歸式地分解問(wèn)題,然后每段并行執(zhí)行,最終由 join 合并結(jié)果,返回最后的值。

到此這篇關(guān)于Java8 函數(shù)式編程stream流使用詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java8 函數(shù)式編程stream流內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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