如何用Java Stream 写出 “高效率、干净、简洁” 的代码？

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2024年03月22日 15:54 · 阅读数 3

Java 常见的Stream流式编程

Java 8 添加了一个新的抽象称为流 Stream API，可以让你以一种声明的方式处理数据。
Stream 使用一种类似用 SQL 语句从数据库查询数据的直观方式来提供一种对 Java 集合运算和表达的高阶抽象。
Stream API 可以极大提高Java程序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

如何用Java Stream 写出 “高效率、干净、简洁” 的代码？

如何创建流？

集合创建：
- stream() − 为集合创建串行流。在串行流中，每个元素都是由同一个线程处理的，因此操作是顺序执行的。
- parallelStream() − 为集合创建并行流。在并行流中，流会将集合分成多个子集，然后多线程并行处理这些子集中的元素。

/**
* 集合创建流
*/
List<String> list = new ArrayList<>();
//串行流
Stream<String> stream = list.stream();
//并行流
Stream<String> stream = list.parallelStream();

数组创建:

通过数组创建的方式有：Stream.of()、Stream.generate()、Stream.iterate()、IntStream、LongStream 等，如下代码。

/**
* 数组创建流
*/
String[] strs = new String[3];
Stream<String> stream1 = Arrays.stream(strs);

/**
* Stream.of() 创建流
*/
Stream<String> stream2 = Stream.of("Apple", "Orange", "Banana");

/**
* Stream.generate()创建流
*/
Stream<Double> randomStream = Stream.generate(Math::random).limit(5);

/**
* Stream.iterate()创建流
*/
Stream<Integer> integerStream = Stream.iterate(0, n -> n + 2).limit(5);

/**
* IntStream创建流
*/
IntStream intStream = IntStream.range(1, 5); // [1,2,3,4]

/**
* LongStream创建流
*/
LongStream longStream = LongStream.rangeClosed(1, 5); // [1,2,3,4,5]

通常，我们遍历一个集合时会使用 for(int i = 0; i < list.size(); i++) 这种方式，但是当我们有 IntStream 可用时，可以优化为使用 IntStream.rangeClosed(0, list.size() - 1).forEach(i -> {...}) 来遍历集合。

中间操作

过滤操作（filter ）

过滤操作，可以保留满足过滤条件的元素。如下代码为：将 lists 流中的等于 1 的元素过滤出来，并打印结果。

/**
* filter 过滤操作
* @param lists
*/
public static void filterTest(List<Integer> lists){
	List<Integer> integers = lists.stream()
        .filter(list ->Objects.equals(1, list)).toList();
	integers.forEach(System.out::println);
}

映射操作（map / flatMap）

映射操作，可以对流中的每个元素提取并转换。如下代码为：

（1）map 映射操作：将 lists 流中的字符串，处理成大写的字符串；

（2）flatMap 映射操作：将 lists 流中的二位数组，转成一维数组。（flatMap 用于将流中的一个元素转换为一个流，然后将所有转换后的流组装成一个流）

/**
* map映射操作
*/
public static void mapTest(List<String> lists){
	lists.stream().map(String::toLowerCase).toList();
	lists.forEach(System.out::println);
}

/**
* flatMap映射操作，将嵌套集合转换为扁平集合
*/
public static void flatMapTest(List<List<String>> lists){
	lists = Arrays.asList(
		Arrays.asList("Java", "Kotlin"),
		Arrays.asList("Python", "Ruby"),
		Arrays.asList("JavaScript", "TypeScript")
	);
	List<String> wordList = lists.stream().flatMap(List::stream).toList();
	wordList.forEach(System.out::println);
}

mapToInt / mapToLong / mapToDouble 操作

mapToInt / mapToLong / mapToDouble 操作，可以将流中的元素映射为对应 int / Long / Double 类型，并进一步做数值计算。

public class Student{
    //年龄
    private int age;
    //姓名
    private String Name;
}
public static void mapTest(){
    int totalAge1 = students.stream().mapToInt(Student::getAge).sum();
    Long totalAge2 = students.stream().mapToLong(Student::getAge).sum();
    Double totalAge3 = students.stream().mapToDouble(Student::getAge).sum();
}

排序操作（sorted）

排序流中的元素。

/**
* 排序操作 sorted，对于集合对象排序，必须实现 Comparable接口，并重写 compareTo 方法，如果没有实现则需要给 sorted 函数传递参数
*/
public static void sortedTest(){
	List<String> cities = Arrays.asList("New York", "Tokyo", "London", "Paris");
	// 对城市按字母顺序排序
	List<String> sortedStream = cities.stream().sorted(Comparator.comparingInt(city -> city.charAt(1))).toList();
	sortedStream.forEach(System.out::println);
}

去重操作（distinct）

去除流中的重复元素。

/**
* 去重操作（distinct）
*/
public static void distinctTest(){
	List<String> cities = Arrays.asList("New York", "Tokyo", "London", "Paris");
	// 对城市去重
	List<String> distinctStream = cities.stream().distinct();
	sortedStream.forEach(System.out::println);
}

截断操作 / 跳过操作 / 观察操作（limit / skip / peek）

/**
* 截断操作（limit），只取流中前3个元素
*/
List<Integer> numbers = Lists.newArrayList(1, 2, 3, 4, 5, 6); 
List<Integer> limitedList = numbers.stream().limit(3).collect(Collectors.toList());

/**
* 跳过操作（skip），跳过流中前3个元素
*/
List<Integer> numbers = Lists.newArrayList(1, 2, 3, 4, 5, 6); 
List<Integer> limitedList = numbers.stream().skip(3).collect(Collectors.toList());

/**
* 观察操作，用于调试和观察流中的元素
*/
List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "orange");  
List<String> modifiedWords = words.stream()  
        .filter(word -> word.length() > 5)  
        .peek(word -> System.out.println("Filtered Word: " + word))  
        .map(String::toUpperCase)  
        .peek(word -> System.out.println("Uppercase Word: " + word))  
        .collect(Collectors.toList());

终端操作

迭代操作（forEach）

迭代操作，可以用于遍历流中的每一个元素。

List<String> fruits = Arrays.asList("apple", "banana", "orange");
fruits.stream().forEach(fruit -> System.out.println(fruit));
//fruits.forEach(fruit -> System.out.println(fruit));
//fruits.stream().forEach(System.out::println);

收集操作（collect）

收集操作，可以将流转换为 List、Set、Map 等集合。通过 collect 函数，对流中的元素进行收集。

// 将学生流转换为 List
List<Student> limitStu = students.stream().collect(Collectors.toList());

// 将学生流转换为 Set
List<Student> limitStu = students.stream().collect(Collectors.toSet());

// 将学生流转换为 Map，将年龄作为 key，将学生信息作为 value （Function.identity() 为提取元素自身的函数，(e1, e2)-> e1 代表当两个学生年龄相同时，取第一个学生）
Map<Integer, Student> studentMap = students.stream().collect(Collectors.toMap(
											Student::getAge, 
											Function.identity(), 
											(e1,e2) -> e1));

//将学生的名字通过逗号拼接成一个字符串：studentName
String studentName = students.stream().map(Student::getName).collect(Collectors.joining(","));

//通过字符串的长度对 fruits 流分组
List<String> fruits = Arrays.asList("apple", "banana", "orange");  
Map<Integer, List<String>> lengthToNamesMap = fruits.stream()  
                    .collect(Collectors.groupingBy(String::length));

// counting（计算流元素个数）、maxBy（找到流中最大的元素）、minBy（找到流中最小的元素）、averagingInt（计算流中元素的平均值）、summarizingInt（计算流中元素的汇总统计信息，包括总数、平均值、最大值和最小值。）

partitioningBy（分组操作）

// 通过学生的年龄是否等于1进行分组，等于则分为 true 组，不等于则分为 false 组
Map<Boolean,List<Student>> partStudent = students.stream().collect(Collectors.partitioningBy(student -> Objects.equals(1,student.getAge())));

findFirst 操作

找到流中第一个元素。如下代码：找打学生流中第一个年龄等于1的元素。

Student firstStu = students.stream()  
        .filter(student -> Objects.equals(1, student.getAge()))  
        .findFirst().orElse(null);

findAny 操作

找到流中任何一个元素。如下代码：找打学生流中任何一个年龄等于1的元素。（相当于 findFirst 操作）

Student student = students.stream()  
        .filter(student -> Objects.equals(1, student.getAge())) 
        .findAny().orElse(null);

anyMatch 操作

检测是否存在一个或多个满足指定的参数行为，如果满足则返回true。

boolean result = students.stream()
		.anyMatch(student -> Objects.equals(1, student.getAge()));

noneMatch 操作

检测是否不存在满足指定行为的元素，如果不存在则返回true。

boolean result = students.stream()
		.noneMatch(student -> Objects.equals(1, student.getAge()));

allMatch 操作

检测是否全部都满足指定的参数行为，如果全部满足则返回true。

boolean result = students.stream()
		.allMatch(student -> Objects.equals(1, student.getAge()));

以上就是 Java 流式开发的介绍了，基本覆盖了日常工作中需要用到的 Java 流式操作。