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Lambad Streams (流)

Streams (流)

Stream 是Java 8中的一个新的抽象层。通过使用Stream,你能以类似于SQL语句的声明式方式处理数据。

例如一个典型的SQL语句能够自动地返回某些信息,而不用在开发者这一端做任何的计算工作。同样,通过使用Java的集合框架,开发者能够利用循环做重复的检查。另外一个关注点是效率,就像多核处理器能够提升效率一样,开发者也可以通过并行化编程来改进工作流程,但是这样很容易出错。

因此,Stream的引入是为了解决上述痛点。开发者可以通行声明式数据处理,以及简单地利用多核处理体系而不用写特定的代码。

说了这么久,Stream究竟是什么呢?Stream代表了来自某个源的对象的序列,这些序列支持聚集操作。下面是Stream的一些特性:

  • 元素序列:Stream以序列的形式提供了特定类型的元素的集合。根据需求,它可以获得和计算元素,但不会储存任何元素。
  • 源:Stream可以将集合、数组和I/O资源作为输入源。
  • 聚集操作:Stream支持诸如filter、map、limit、reduce等的聚集操作。
  • 流水技术:许多Stream操作返回了流本身,故它们的返回值可以以流水的行式存在。这些操作称之为中间操作,并且它们的功能就是负责输入、处理和向目标输出。collect()方法是一个终结操作,通常存在于流水线操作的末端,来标记流的结束。
  • 自动迭代:Stream的操作可以基于已提供的源元素进行内部的迭代,而集合则需要显式的迭代。

扩展阅读:java 8 中的 Streams Api 详解 - IBM

产生流

集合的接口有两个方法来产生流

  • stream() :该方法返回一个将集合视为源的连续流
  • parallelStream() :该方法返回一个将集合视为源的并行流。

相关的方法介绍

  • forEach :该方法用于对Steam中的每个元素进行迭代操作。下面的代码段演示了如何使用forEach方法输出10个输出数。
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Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);
  • map :该方法用于将每个元素映射到对应的结果上。下面代码段演示了怎样用map方法输出唯一的某个数的平方。
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List<Integer> numbers = Arrays.asList(2,3,3,2,5,2,7);
// get list of unique squares
List<Integer> squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i ).distinct().collect(Collectiors.toList());
  • filter :该方法用于过滤满足条件的元素。下面的代码段演示了怎样输出使用了过滤方法的空字符串数量。
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List<String>strings = Arrays.asList("efg","","abc","bc","ghij","lmn");
// get count of empty string
long count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
  • limit :该方法用于减少Stream的大小。下面的代码段演示了怎样有限制地输出10个随机数。

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    Random random = new Random();
    random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);
  • sorted :该方法用于对Stream排序。下面的代码段演示了怎样以有序的形式输出10个随机数

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    Random random = new Random();
    random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

并行处理

ParallelStream 是 Stream 用于并行处理的一种替代方案。下面的代码段演示了如何使用它来输出字符串的数量

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List<String> strings = Arrays.asList("efg","","abc","bc","ghij","lmn");
long count = strings.parallelStream().filter(String::isEmpty).count();

当然,在连续的Stream与并行的Stream之间切换是很容易的。

Collector

Collector 用于合并Stream的元素处理结果。它可以用于返回一个字符串列表

示例代码:

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List<String> strings = Arrays.asList("efg","","abc","bc","ghij","lmn");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
System.out.println("Filtered List:" + filtered);
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("Merged String: " + mergedString);

统计工具

Java 8引入了用于统计的Collector来计算Stream处理完成后的所有统计数据。

下面的代码段演示了如何使用它

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List<Integer> numbers = Arrays.asList(2,3,3,2,5,2,7);

IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();

System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());

一个Stream的例子

下面我们通过一个例子来演示技巧

新建一个类NewFeaturesTester.java,以下是NewFeaturesTester.java 类中应当输入的代码:

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import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.IntSummaryStatistics;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.Map;

public class NewFeaturesTester {
public static void main(String args[]){
System.out.println("Using Java 7: ");

// 统计空字符串的数量
List<String> strings = Arrays.asList("efg", "", "abc", "bc", "ghij","", "lmn");
System.out.println("List: " +strings);
long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);

System.out.println("Empty Strings: " + count);
count = getCountLength3UsingJava7(strings);

System.out.println("Strings of length 3: " + count);

// 消除空字符串
List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
System.out.println("Filtered List: " + filtered);

// 消除空字符串,同时使用逗号来连接
String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings,", ");
System.out.println("Merged String: " + mergedString);
List<Integer> numbers = Arrays.asList(2, 3, 3, 2, 5, 2, 7);

// 获得不同数字的平方的列表
List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
System.out.println("Squares List: " + squaresList);
List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);

System.out.println("List: " +integers);
System.out.println("Highest number in List : " + getMax(integers));
System.out.println("Lowest number in List : " + getMin(integers));
System.out.println("Sum of all numbers : " + getSum(integers));
System.out.println("Average of all numbers : " + getAverage(integers));


// 输出10个随机数
System.out.println("Random Numbers: ");
Random random = new Random();

for(int i=0; i < 10; i++){
System.out.println(random.nextInt());
}



// 使用Java 8的新特性

System.out.println("Using Java 8: ");
System.out.println("List: " +strings);

count = strings.stream().filter(string->string.isEmpty()).count();
System.out.println("Empty Strings: " + count);

count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
System.out.println("Strings of length 3: " + count);

filtered = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
System.out.println("Filtered List: " + filtered);

mergedString = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("Merged String: " + mergedString);

squaresList = numbers.stream().map( i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
System.out.println("Squares List: " + squaresList);
System.out.println("List: " +integers);

IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();

// 输出结果
System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());
System.out.println("Random Numbers: ");

random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

// 并行处理
count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
System.out.println("Empty Strings: " + count);
}

// 使用Java 7版本就提供的API来计算空串数量
private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings){
int count = 0;

for(String string: strings){

if(string.isEmpty()){
count++;
}
}
return count;
}

// 使用Java 7版本就提供的API来计算长度为3字符的字符串数量
private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings){
int count = 0;

for(String string: strings){

if(string.length() == 3){
count++;
}
}
return count;
}

// 使用Java 7版本就提供的API来删除空串
private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings){
List<String> filteredList = new ArrayList<String>();

for(String string: strings){

if(!string.isEmpty()){
filteredList.add(string);
}
}
return filteredList;
}

// 使用Java 7版本就提供的API来获取合并后的字符串
private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings, String separator){
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();

for(String string: strings){

if(!string.isEmpty()){
stringBuilder.append(string);
stringBuilder.append(separator);
}
}
String mergedString = stringBuilder.toString();
return mergedString.substring(0, mergedString.length()-2);
}


// 自定义的用于计算数字的平方的方法
private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers){
List<Integer> squaresList = new ArrayList<Integer>();

for(Integer number: numbers){
Integer square = new Integer(number.intValue() * number.intValue());

if(!squaresList.contains(square)){
squaresList.add(square);
}
}
return squaresList;
}

// 自定义的用于获得List中最大值的方法
private static int getMax(List<Integer> numbers){
int max = numbers.get(0);

for(int i=1;i < numbers.size();i++){

Integer number = numbers.get(i);

if(number.intValue() > max){
max = number.intValue();
}
}
return max;
}

// 自定义的用于获得List中最小值的方法
private static int getMin(List<Integer> numbers){
int min = numbers.get(0);

for(int i=1;i < numbers.size();i++){
Integer number = numbers.get(i);

if(number.intValue() < min){
min = number.intValue();
}
}
return min;
}

// 自定义的用于获得List中各个数字的和的方法
private static int getSum(List<Integer> numbers){
int sum = (int)(numbers.get(0));

for(int i=1;i < numbers.size();i++){
sum += (int)numbers.get(i);
}
return sum;
}

// 自定义的用于获得List中各个数字的平均值的方法
private static int getAverage(List<Integer> numbers){
return getSum(numbers) / numbers.size();
}
}
文章作者: Depravity-pig
文章链接: https://magicconch17.github.io/2020/01/01/java-streams-2020-01-01/
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