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Java 8的Stream API

article 2025/2/8 8:34:56

引言

Java 8引入了Stream API，这是对Java集合操作的一次重大革新。Stream API提供了一种高效且易于使用的方式来处理数据集合，特别是通过支持函数式编程风格，使得代码更加简洁和可读。

Stream API简介

什么是Stream？

Stream是Java 8中引入的一个新抽象，它允许你以声明式的方式处理数据集合。Stream可以看作是对集合的高级迭代器，但它不仅仅是一个迭代器，它还提供了丰富的操作，如过滤、映射、排序、聚合等。

Stream的特点

惰性求值：Stream的操作是惰性的，只有在终端操作执行时才会真正开始处理数据。
不可变性：Stream不会修改源数据，所有的操作都会生成一个新的Stream。
并行处理：Stream API天然支持并行处理，可以轻松地将顺序流转换为并行流。

Stream API的基本操作

创建Stream

Stream可以通过多种方式创建，常见的包括：

从集合创建：List.stream()
从数组创建：Arrays.stream(array)
使用Stream的静态方法：Stream.of()

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
Stream<String> stream = list.stream();

中间操作

中间操作是对Stream进行处理的步骤，常见的中间操作包括：

filter(Predicate)：过滤元素
map(Function)：将元素映射为另一种形式
sorted()：排序元素
distinct()：去重

List<String> result = list.stream()
                          .filter(s -> s.startsWith("a"))
                          .map(String::toUpperCase)
                          .collect(Collectors.toList());

终端操作

终端操作是Stream的最终处理步骤，常见的终端操作包括：

forEach(Consumer)：对每个元素执行操作
collect(Collector)：将Stream转换为集合
reduce(BinaryOperator)：将Stream中的元素归约为一个值
count()：计算Stream中的元素数量

long count = list.stream()
                 .filter(s -> s.startsWith("a"))
                 .count();

Stream API的高级用法

并行流

通过parallelStream()方法，可以轻松地将顺序流转换为并行流，从而利用多核处理器的优势。

List<String> result = list.parallelStream()
                          .filter(s -> s.startsWith("a"))
                          .collect(Collectors.toList());

自定义收集器

Java 8提供了Collectors类来支持常见的收集操作，但你也可以自定义收集器来实现更复杂的数据处理。

Collector<String, ?, TreeSet<String>> intoSet = 
    Collector.of(TreeSet::new, TreeSet::add, (left, right) -> { left.addAll(right); return left; });

TreeSet<String> set = list.stream()
                          .collect(intoSet);

流的拼接与拆分

Stream API还支持流的拼接与拆分操作，如flatMap()可以将多个流合并为一个流，limit()和skip()可以用于流的拆分。

List<List<String>> lists = Arrays.asList(
    Arrays.asList("a", "b"),
    Arrays.asList("c", "d")
);

List<String> flatList = lists.stream()
                             .flatMap(List::stream)
                             .collect(Collectors.toList());

Stream API的实战应用

数据处理与转换

Stream API非常适合用于数据处理与转换场景，如从数据库中读取数据并进行过滤、映射等操作。

List<User> users = userRepository.findAll();
List<String> names = users.stream()
                          .filter(user -> user.getAge() > 18)
                          .map(User::getName)
                          .collect(Collectors.toList());

数据统计与聚合

Stream API可以方便地进行数据统计与聚合操作，如计算平均值、最大值、最小值等。

Double averageAge = users.stream()
                         .mapToInt(User::getAge)
                         .average()
                         .orElse(0);

并行处理大数据集

对于大数据集，使用并行流可以显著提高处理速度。例如，处理一个包含百万条记录的数据集时，并行流可以充分利用多核CPU的优势。

List<User> users = userRepository.findAll();
List<String> names = users.parallelStream()
                          .filter(user -> user.getAge() > 18)
                          .map(User::getName)
                          .collect(Collectors.toList());

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