第一章 Stream流

说到Stream便容易想到I/O Stream，而实际上，谁规定“流”就一定是“IO流”呢？在Java 8中，得益于Lambda所带
来的函数式编程，引入了一个全新的Stream概念，用于解决已有集合类库既有的弊端。

1.1 引言

传统集合的多步遍历代码
几乎所有的集合（如 Collection 接口或 Map 接口等）都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元
素进行操作的时候，除了必需的添加、删除、获取外，最典型的就是集合遍历。例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo01ForEach {
  public static void main(String[] args) {
    List list = new ArrayList<>();
    list.add("张无忌");
    list.add("周芷若");
    list.add("赵敏");
    list.add("张强");
    list.add("张三丰");
    for (String name : list) {
      System.out.println(name);
    }
  }
}

这是一段非常简单的集合遍历操作：对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。

循环遍历的弊端

Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么（What），而不是怎么做（How），这点此前已经结合内部类进行
了对比说明。现在，我们仔细体会一下上例代码，可以发现：

1. for循环的语法就是“怎么做”
2. for循环的循环体才是“做什么”
   为什么使用循环？因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗？遍历是指每一个元素逐一进行处理，而并不是从
   第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的，后者是方式。
   试想一下，如果希望对集合中的元素进行筛选过滤：
3. 将集合A根据条件一过滤为子集B；
4. 然后再根据条件二过滤为子集C。
   那怎么办？在Java 8之前的做法可能为：
   }

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo02NormalFilter {
  public static void main(String[] args) {
    List list = new ArrayList<>();
    list.add("张无忌");
    list.add("周芷若");
    list.add("赵敏");
    list.add("张强");
    list.add("张三丰");
    List zhangList = new ArrayList<>();
    for (String name : list) {
      if (name.startsWith("张")) {
        zhangList.add(name);
      }
    }
    List shortList = new ArrayList<>();
    for (String name : zhangList) {
      if (name.length() == 3) {
        shortList.add(name);
      }
    }
    for (String name : shortList) {
      System.out.println(name);
    }
  }
}

这段代码中含有三个循环，每一个作用不同：

1. 首先筛选所有姓张的人；
2. 然后筛选名字有三个字的人；
3. 最后进行对结果进行打印输出。

每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么？不是。循
环是做事情的方式，而不是目的。另一方面，使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历，只能再使
用另一个循环从头开始。
那，Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢？

Stream的更优写法

下面来看一下借助Java 8的Stream API，什么才叫优雅：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo03StreamFilter {
  public static void main(String[] args) {
    List list = new ArrayList<>();
    list.add("张无忌");
    list.add("周芷若");
    list.add("赵敏");
    list.add("张强");
    list.add("张三丰");
    list.stream()
      .filter(s ‐> s.startsWith("张"))
      .filter(s ‐> s.length() == 3)
      .forEach(System.out::println);
  }
}

直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。代码
中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历，我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。

1.2 流式思想概述

注意：请暂时忘记对传统IO流的固有印象！
整体来看，流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。
当需要对多个元素进行操作（特别是多步操作）的时候，考虑到性能及便利性，我们应该首先拼好一个“模型”步骤
方案，然后再按照方案去执行它。

这里的 filter 、 map 、 skip 都是在对函数模型进行操作，集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法 count
执行的时候，整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于Lambda的延迟执行特性。

备注：“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型，它并不是集合，也不是数据结构，其本身并不存储任何元素（或其地址值）。
Stream（流）是一个来自数据源的元素队列

• 元素是特定类型的对象，形成一个队列。 Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算。
• 数据源 流的来源。 可以是集合，数组 等。
  和以前的Collection操作不同， Stream操作还有两个基础的特征：

1. Pipelining: 中间操作都会返回流对象本身。 这样多个操作可以串联成一个管道， 如同流式风格（fluentstyle）。 这样做可以对操作进行优化， 比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。
2. 内部迭代： 以前对集合遍历都是通过Iterator或者增强for的方式, 显式的在集合外部进行迭代， 这叫做外部迭代。 Stream提供了内部迭代的方式，流可以直接调用遍历方法。

当使用一个流的时候，通常包括三个基本步骤：获取一个数据源（source）→ 数据转换→执行操作获取想要的结
果，每次转换原有 Stream 对象不改变，返回一个新的 Stream 对象（可以有多次转换），这就允许对其操作可以
像链条一样排列，变成一个管道。

1.3 获取流

java.util.stream.Stream 是Java 8新加入的最常用的流接口。（这并不是一个函数式接口。）
获取一个流非常简单，有以下几种常用的方式：

1. 所有的 Collection 集合都可以通过 stream 默认方法获取流；
2. Stream 接口的静态方法 of 可以获取数组对应的流。

根据Collection获取流

首先， java.util.Collection 接口中加入了default方法 stream 用来获取流，所以其所有实现类均可获取流。

import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo04GetStream {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
// ...
Stream stream1 = list.stream();
Set set = new HashSet<>();
// ...
Stream stream2 = set.stream();
Vector vector = new Vector<>();
// ...
Stream stream3 = vector.stream();
}
}

根据Map获取流

java.util.Map 接口不是 Collection 的子接口，且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征，所以获取对应的流
需要分key、value或entry等情况：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo05GetStream {
public static void main(String[] args) {
Map map = new HashMap<>();
// ...
Stream keyStream = map.keySet().stream();
Stream valueStream = map.values().stream();
Stream> entryStream = map.entrySet().stream();
}
}

根据数组获取流

如果使用的不是集合或映射而是数组，由于数组对象不可能添加默认方法，所以 Stream 接口中提供了静态方法
of ，使用很简单：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo06GetStream {
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
Stream stream = Stream.of(array);
}
}

备注： of 方法的参数其实是一个可变参数，所以支持数组。

1.4 常用方法

流模型的操作很丰富，这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种：

1. 延迟方法：返回值类型仍然是 Stream 接口自身类型的方法，因此支持链式调用。（除了终结方法外，其余方
   法均为延迟方法。）
2. 终结方法：返回值类型不再是 Stream 接口自身类型的方法，因此不再支持类似 StringBuilder 那样的链式调
   用。本小节中，终结方法包括 count 和 forEach 方法。

备注：本小节之外的更多方法，请自行参考API文档。

逐一处理：forEach

虽然方法名字叫 forEach ，但是与for循环中的“for-each”昵称不同。

void forEach(Consumer<? super T> action);

该方法接收一个 Consumer 接口函数，会将每一个流元素交给该函数进行处理。

复习Consumer接口

java.util.function.Consumer接口是一个消费型接口。
Consumer接口中包含抽象方法void accept(T t)，意为消费一个指定泛型的数据。

基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamForEach {
public static void main(String[] args) {
Stream stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
stream.forEach(name‐> System.out.println(name));
}
}

过滤：filter

可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。方法签名：

Stream filter(Predicate<? super T> predicate);

该接口接收一个 Predicate 函数式接口参数（可以是一个Lambda或方法引用）作为筛选条件。

复习Predicate接口

此前我们已经学习过 java.util.stream.Predicate 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：

boolean test(T t)

该方法将会产生一个boolean值结果，代表指定的条件是否满足。如果结果为true，那么Stream流的 filter 方法
将会留用元素；如果结果为false，那么 filter 方法将会舍弃元素。

基本使用

Stream流中的 filter 方法基本使用的代码如：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo07StreamFilter {
public static void main(String[] args) {
Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
}
}

在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件：必须姓张。

映射：map

如果需要将流中的元素映射到另一个流中，可以使用 map 方法。方法签名：

 Stream map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

该接口需要一个 Function 函数式接口参数，可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型的流。

复习Function接口

此前我们已经学习过 java.util.stream.Function 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：
R apply(T t);

这可以将一种T类型转换成为R类型，而这种转换的动作，就称为“映射”。

基本使用

Stream流中的 map 方法基本使用的代码如：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo08StreamMap {
public static void main(String[] args) {
Stream original = Stream.of("10", "12", "18");
Stream result = original.map(str‐>Integer.parseInt(str));
}
}

这段代码中， map 方法的参数通过方法引用，将字符串类型转换成为了int类型（并自动装箱为 Integer 类对
象）。

统计个数：count

正如旧集合 Collection 当中的 size 方法一样，流提供 count 方法来数一数其中的元素个数：
long count()

该方法返回一个long值代表元素个数（不再像旧集合那样是int值）。基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo09StreamCount {
public static void main(String[] args) {
Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
System.out.println(result.count()); // 2
}
}

取用前几个：limit

limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。方法签名：
Stream limit(long maxSize);

参数是一个long型，如果集合当前长度大于参数则进行截取；否则不进行操作。基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo10StreamLimit {
public static void main(String[] args) {
Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream result = original.limit(2);
System.out.println(result.count()); // 2
}
}

跳过前几个：skip

如果希望跳过前几个元素，可以使用 skip 方法获取一个截取之后的新流：
Stream skip(long n)

如果流的当前长度大于n，则跳过前n个；否则将会得到一个长度为0的空流。基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo11StreamSkip {
public static void main(String[] args) {
Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream result = original.skip(2);
System.out.println(result.count()); // 1
}
}

组合：concat

如果有两个流，希望合并成为一个流，那么可以使用 Stream 接口的静态方法 concat ：
static Stream concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)

备注：这是一个静态方法，与 java.lang.String 当中的 concat 方法是不同的。
该方法的基本使用代码如：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamConcat {
public static void main(String[] args) {
Stream streamA = Stream.of("张无忌");
Stream streamB = Stream.of("张翠山");
Stream result = Stream.concat(streamA, streamB);
}
}

练习：集合元素处理（用传统方式和stream）

题目
现在有两个 ArrayList 集合存储队伍当中的多个成员姓名，要求使用传统的for循环（或增强for循环）依次进行以
下若干操作步骤：

1. 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；存储到一个新集合中。
2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人；存储到一个新集合中。
3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名；存储到一个新集合中。
4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人；存储到一个新集合中。
5. 将两个队伍合并为一个队伍；存储到一个新集合中。
6. 根据姓名创建 Person 对象；存储到一个新集合中。
7. 打印整个队伍的Person对象信息。
   两个队伍（集合）的代码如下：

//第一支队伍
ArrayList one = new ArrayList<>();
one.add("迪丽热巴");
one.add("宋远桥");
one.add("苏星河");
one.add("石破天");
one.add("石中玉");
one.add("老子");
one.add("庄子");
one.add("洪七公");
//第二支队伍
ArrayList two = new ArrayList<>();
two.add("古力娜扎");
two.add("张无忌");
two.add("赵丽颖");
two.add("张三丰");
two.add("尼古拉斯赵四");
two.add("张天爱");
two.add("张二狗");

答案

参考来自黑马，侵删