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Java 8 Stream API 详解

article 2025/2/22 2:21:49

在 Java 8 中，引入了一个全新的 API——Stream API，它与传统的 java.io 包下的 InputStream 和 OutputStream 没有任何关系。Stream API 的引入主要是为了提高程序员在操作集合（Collection）时的生产力，而这一提升很大程度上得益于同时引入的 Lambda 表达式，它极大地提高了编程效率和程序的可读性。

1 什么是 Stream？

Stream 可以被看作是一个高级的迭代器，但它只能遍历一次，就像一江春水向东流。在流的过程中，我们可以对流中的元素执行各种操作，比如“过滤掉长度大于 10 的字符串”、“获取每个字符串的首字母”等。

要操作流，首先需要有一个数据源，可以是数组或者集合。每次操作都会返回一个新的流对象，方便进行链式操作，但原有的流对象保持不变。

流的操作可以分为两种类型：

中间操作：可以有多个，每次返回一个新的流，可以进行链式操作。
终端操作：只能有一个，每次执行完，这个流也就用光了，无法执行下一个操作，因此只能放在最后。

代码示例

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("武汉加油");
list.add("中国加油");
list.add("世界加油");
list.add("世界加油");

long count = list.stream().distinct().count();
System.out.println(count);

在这个例子中：

distinct() 方法是一个中间操作，用于去重，它会返回一个新的流（没有重复元素）。
count() 方法是一个终端操作，返回流中的元素个数。

中间操作不会立即执行，只有等到终端操作的时候，流才开始真正地遍历，用于映射、过滤等。通俗点说，就是一次遍历执行多个操作，性能就大大提高了。

2 创建流

创建流的方式有多种：

如果是数组，可以使用 Arrays.stream() 或者 Stream.of() 创建流。
如果是集合，可以直接使用 stream() 方法创建流，因为该方法已经添加到 Collection 接口中。

public class CreateStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String[] arr = new String[]{"武汉加油", "中国加油", "世界加油"};
        Stream<String> stream = Arrays.stream(arr);

        stream = Stream.of("武汉加油", "中国加油", "世界加油");

        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("武汉加油");
        list.add("中国加油");
        list.add("世界加油");
        stream = list.stream();
    }
}

此外，集合还可以调用 parallelStream() 方法创建并发流，默认使用的是 ForkJoinPool.commonPool() 线程池。

List<Long> aList = new ArrayList<>();
Stream<Long> parallelStream = aList.parallelStream();

3 操作流

Stream 类提供了许多有用的操作流的方法，以下是一些常用的方法：

过滤：通过 filter() 方法可以从流中筛选出我们想要的元素。

public class FilterStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");
        Stream<String> stream = list.stream().filter(element -> element.contains("王"));
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

映射：如果想通过某种操作把一个流中的元素转化成新的流中的元素，可以使用 map() 方法。

public class MapStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");
        Stream<Integer> stream = list.stream().map(String::length);
        stream.forEach(System.out::println);
    }
}

匹配：Stream 类提供了三个方法可供进行元素匹配：
- anyMatch()：只要有一个元素匹配传入的条件，就返回 true。
- allMatch()：只有有一个元素不匹配传入的条件，就返回 false；如果全部匹配，则返回 true。
- noneMatch()：只要有一个元素匹配传入的条件，就返回 false；如果全部不匹配，则返回 true。

public class MatchStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");

        boolean anyMatchFlag = list.stream().anyMatch(element -> element.contains("王"));
        boolean allMatchFlag = list.stream().allMatch(element -> element.length() > 1);
        boolean noneMatchFlag = list.stream().noneMatch(element -> element.endsWith("沉"));
        System.out.println(anyMatchFlag);
        System.out.println(allMatchFlag);
        System.out.println(noneMatchFlag);
    }
}

组合：reduce() 方法的主要作用是把 Stream 中的元素组合起来。

public class ReduceStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Integer[] ints = {0, 1, 2, 3};
        List<Integer> list = Arrays.asList(ints);

        Optional<Integer> optional = list.stream().reduce((a, b) -> a + b);
        Optional<Integer> optional1 = list.stream().reduce(Integer::sum);
        System.out.println(optional.orElse(0));
        System.out.println(optional1.orElse(0));

        int reduce = list.stream().reduce(6, (a, b) -> a + b);
        System.out.println(reduce);
        int reduce1 = list.stream().reduce(6, Integer::sum);
        System.out.println(reduce1);
    }
}

4 转换流

既然可以把集合或者数组转成流，那么也应该有对应的方法，将流转换回去——collect() 方法就满足了这种需求。

public class CollectStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("周杰伦");
        list.add("王力宏");
        list.add("陶喆");
        list.add("林俊杰");

        String[] strArray = list.stream().toArray(String[]::new);
        System.out.println(Arrays.toString(strArray));

        List<Integer> list1 = list.stream().map(String::length).collect(Collectors.toList());
        List<String> list2 = list.stream().collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));
        System.out.println(list1);
        System.out.println(list2);

        String str = list.stream().collect(Collectors.joining(", ")).toString();
        System.out.println(str);
    }
}