java基礎總結(六十九)--Java 8 Stream常見用法

Java 8 API添加了一個新的抽象稱爲流Stream，可以讓你以一種聲明的方式處理數據。

Stream 使用一種類似用 SQL 語句從數據庫查詢數據的直觀方式來提供一種對 Java 集合運算和表達的高階抽象。

Stream API可以極大提高Java程序員的生產力，讓程序員寫出高效率、乾淨、簡潔的代碼。

這種風格將要處理的元素集合看作一種流，流在管道中傳輸，並且可以在管道的節點上進行處理，比如篩選，排序，聚合等。

元素流在管道中經過中間操作（intermediate operation）的處理，最後由最終操作(terminal operation)得到前面處理的結果。

+--------------------+       +------+   +------+   +---+   +-------+
| stream of elements +-----> |filter+-> |sorted+-> |map+-> |collect|
+--------------------+       +------+   +------+   +---+   +-------+

以上的流程轉換爲 Java 代碼爲：

List<Integer> transactionsIds = 
widgets.stream()
             .filter(b -> b.getColor() == RED)
             .sorted((x,y) -> x.getWeight() - y.getWeight())
             .mapToInt(Widget::getWeight)
             .sum();

什麼是 Stream？

Stream（流）是一個來自數據源的元素隊列並支持聚合操作

元素是特定類型的對象，形成一個隊列。 Java中的Stream並不會存儲元素，而是按需計算。
數據源 流的來源。可以是集合，數組，I/O channel，產生器generator 等。
聚合操作 類似SQL語句一樣的操作，比如filter, map, reduce, find, match, sorted等。

和以前的Collection操作不同， Stream操作還有兩個基礎的特徵：

Pipelining: 中間操作都會返回流對象本身。這樣多個操作可以串聯成一個管道，如同流式風格（fluent style）。這樣做可以對操作進行優化，比如延遲執行(laziness)和短路( short-circuiting)。
內部迭代：以前對集合遍歷都是通過Iterator或者For-Each的方式, 顯式的在集合外部進行迭代，這叫做外部迭代。 Stream提供了內部迭代的方式，通過訪問者模式(Visitor)實現。

生成流

在 Java 8 中, 集合接口有兩個方法來生成流：

stream() − 爲集合創建串行流。
parallelStream() − 爲集合創建並行流。

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

forEach

Stream 提供了新的方法 'forEach' 來迭代流中的每個數據。以下代碼片段使用 forEach 輸出了10個隨機數：

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

map

map 方法用於映射每個元素到對應的結果，以下代碼片段使用 map 輸出了元素對應的平方數：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
// 獲取對應的平方數
List<Integer> squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());

filter

filter 方法用於通過設置的條件過濾出元素。以下代碼片段使用 filter 方法過濾出空字符串：

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
// 獲取空字符串的數量
long count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

limit

limit 方法用於獲取指定數量的流。以下代碼片段使用 limit 方法打印出 10 條數據：

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

sorted

sorted 方法用於對流進行排序。以下代碼片段使用 sorted 方法對輸出的 10 個隨機數進行排序：

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

並行（parallel）程序

parallelStream 是流並行處理程序的代替方法。以下實例我們使用 parallelStream 來輸出空字符串的數量：

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
// 獲取空字符串的數量
int count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

我們可以很容易的在順序運行和並行直接切換。

Collectors

Collectors 類實現了很多歸約操作，例如將流轉換成集合和聚合元素。Collectors 可用於返回列表或字符串：

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
 
System.out.println("篩選列表: " + filtered);
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("合併字符串: " + mergedString);

統計

另外，一些產生統計結果的收集器也非常有用。它們主要用於int、double、long等基本類型上，它們可以用來產生類似如下的統計結果。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
 
IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
 
System.out.println("列表中最大的數 : " + stats.getMax());
System.out.println("列表中最小的數 : " + stats.getMin());
System.out.println("所有數之和 : " + stats.getSum());
System.out.println("平均數 : " + stats.getAverage());

Stream 完整實例

將以下代碼放入 Java8Tester.java 文件中：

Java8Tester.java 文件

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 Java8Tester {
   public static void main(String args[]){
      System.out.println("使用 Java 7: ");
        
      // 計算空字符串
      List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
      System.out.println("列表: " +strings);
      long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);
        
      System.out.println("空字符數量爲: " + count);
      count = getCountLength3UsingJava7(strings);
        
      System.out.println("字符串長度爲 3 的數量爲: " + count);
        
      // 刪除空字符串
      List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
      System.out.println("篩選後的列表: " + filtered);
        
      // 刪除空字符串，並使用逗號把它們合併起來
      String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings,", ");
      System.out.println("合併字符串: " + mergedString);
      List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
        
      // 獲取列表元素平方數
      List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
      System.out.println("平方數列表: " + squaresList);
      List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);
        
      System.out.println("列表: " +integers);
      System.out.println("列表中最大的數 : " + getMax(integers));
      System.out.println("列表中最小的數 : " + getMin(integers));
      System.out.println("所有數之和 : " + getSum(integers));
      System.out.println("平均數 : " + getAverage(integers));
      System.out.println("隨機數: ");
        
      // 輸出10個隨機數
      Random random = new Random();
        
      for(int i=0; i < 10; i++){
         System.out.println(random.nextInt());
      }
        
      System.out.println("使用 Java 8: ");
      System.out.println("列表: " +strings);
        
      count = strings.stream().filter(string->string.isEmpty()).count();
      System.out.println("空字符串數量爲: " + count);
        
      count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
      System.out.println("字符串長度爲 3 的數量爲: " + count);
        
      filtered = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
      System.out.println("篩選後的列表: " + filtered);
        
      mergedString = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
      System.out.println("合併字符串: " + mergedString);
        
      squaresList = numbers.stream().map( i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
      System.out.println("Squares List: " + squaresList);
      System.out.println("列表: " +integers);
        
      IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();
        
      System.out.println("列表中最大的數 : " + stats.getMax());
      System.out.println("列表中最小的數 : " + stats.getMin());
      System.out.println("所有數之和 : " + stats.getSum());
      System.out.println("平均數 : " + stats.getAverage());
      System.out.println("隨機數: ");
        
      random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
        
      // 並行處理
      count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
      System.out.println("空字符串的數量爲: " + count);
   }
    
   private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings){
      int count = 0;
        
      for(String string: strings){
        
         if(string.isEmpty()){
            count++;
         }
      }
      return count;
   }
    
   private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings){
      int count = 0;
        
      for(String string: strings){
        
         if(string.length() == 3){
            count++;
         }
      }
      return count;
   }
    
   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;
   }
    
   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);
   }
    
   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;
   }
    
   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;
   }
    
   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;
   }
    
   private static int getSum(List numbers){
      int sum = (int)(numbers.get(0));
        
      for(int i=1;i < numbers.size();i++){
         sum += (int)numbers.get(i);
      }
      return sum;
   }
    
   private static int getAverage(List<Integer> numbers){
      return getSum(numbers) / numbers.size();
   }
}

執行以上腳本，輸出結果爲：

$ javac Java8Tester.java 
$ java Java8Tester
使用 Java 7: 
列表: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
空字符數量爲: 2
字符串長度爲 3 的數量爲: 3
篩選後的列表: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
合併字符串: abc, bc, efg, abcd, jkl
平方數列表: [9, 4, 49, 25]
列表: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
列表中最大的數 : 19
列表中最小的數 : 1
所有數之和 : 85
平均數 : 9
隨機數: 
-393170844
-963842252
447036679
-1043163142
-881079698
221586850
-1101570113
576190039
-1045184578
1647841045
使用 Java 8: 
列表: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
空字符串數量爲: 2
字符串長度爲 3 的數量爲: 3
篩選後的列表: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
合併字符串: abc, bc, efg, abcd, jkl
Squares List: [9, 4, 49, 25]
列表: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
列表中最大的數 : 19
列表中最小的數 : 1
所有數之和 : 85
平均數 : 9.444444444444445
隨機數: 
-1743813696
-1301974944
-1299484995
-779981186
136544902
555792023
1243315896
1264920849
1472077135
1706423674
空字符串的數量爲: 2

java基礎總結(六十九)--Java 8 Stream常見用法

什麼是 Stream？

生成流

forEach

map

filter

limit

sorted

並行（parallel）程序

Collectors

統計

Stream 完整實例

Java8Tester.java 文件

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