JDK8新特性 - Stream API及Optional类

Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。也可以使用 Stream API 来并行执行操作。简而言之，Stream API 提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

Stream是什么

它是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）所生成的元素序列。集合讲的是数据，流讲的是计算。
①Stream 自己不会存储元素。
②Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。
③Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。

Stream的操作三个步骤

①创建 Stream
一个数据源（如：集合、数组），获取一个流。
②中间操作
一个中间操作链，对数据源的数据进行处理。
③终止操作(终端操作终端操作)
一个终止操作，执行中间操作链，并产生结果。

创建Stream

一、由Collection接口创建流

Java8 中的 Collection 接口被扩展，提供了两个获取流的方法。

default Stream<E> stream()   // 返回一个顺序流
default Stream<E> parallelStream() // 返回一个并行流

// 示例
List<String> list = new ArrayList<String>();
Stream<String> stream = list.stream();   // 顺序流
Stream<String> parallelStream = list.parallelStream();  // 并行流

二、由数组创建流

Java8 中的 Arrays 的静态方法 stream() 可以获取数组流。

static <T> Stream<T> stream(T[] array)  // 返回一个流

// 示例
Integer[] array = new Integer[10];
Stream<Integer> arrayStream = Arrays.stream(array); 

三、由值创建流

可以使用静态方法Stream.of(), 通过显示值创建一个流，它可以接收任意数量的参数。

public static<T> Stream<T> of(T... values) // 返回一个流

// 示例
Stream<String> ofStream = Stream.of("柳成荫","九月清晨","寻宝游戏");

四、由函数创建流 - 创建无限流

可以使用静态方法Stream.iterate() 和Stream.generate(), 创建无限流。

// 迭代
public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f);
// 生成
public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s);

// 示例 - 其中的limit是中间操作 - 截断流
// 创建无限流 - 迭代
Stream<Integer> iterateStream = Stream.iterate(0, (x) -> x+2).limit(2);  // 种子为0，每次+2，无限流
iterateStream.forEach(System.out::println);  // 终止操作
// 创建无限流 - 生成
Stream<Double> generateStream = Stream.generate(Math::random).limit(2);
generateStream.forEach(System.out::println);  // 终止操作

筛选与切片

多个中间操作可以连接起来形成一个流水线流水线，除非流水线上触发终止操作，否则中间操作不会执行任何的处理处理。而在终止操作时一次性全部处理，称为惰性求值处理，称为惰性求值。

基础代码

List<User> users = Arrays.asList(
		new User("张三",33),
		new User("李四",44),
		new User("王五",55),
		new User("赵六",66),
		new User("田七",77),
		new User("钱八",88),
		new User("孙九",99),
		new User("孙九",99),
		new User("孙九",98)
);

一、filter - 过滤

接收 Lambda ， 从流中排除某些元素。

// 内部迭代
@Test
public void testFilter() {
	// 所有中间操作不会做任何处理，即不会执行任何操作
	Stream<User> filterUser = users.stream()
			.filter(user -> {
				System.out.println("中间操作filter，过滤掉年龄小于55的！");
				return user.getAge() >= 55;
			});
	// 触发终止操作，所有中间操作会一次性全部执行，惰性求值
	filterUser.forEach(System.out::println);
}

结果：

上面的方法是内部迭代，下面就是外部迭代，也就是使用iterator迭代器。

// 外部迭代
@Test
public void testFilter2() {
	Iterator<User> iterator = users.iterator();
	while(iterator.hasNext()) {
		System.out.println(iterator.next());
	}
}

二、limit - 截断

使其元素不超过给定数量.

@Test
public void testLimit() {
	// 需求：年龄不小于55岁，且只需要最多3个
	Stream<User> limitStream = users.stream()
			.filter(user -> user.getAge() >= 55)  // 年龄不小于55
			.limit(3);	// 截断3个
	limitStream.forEach(System.out::println);
}

结果：

三、skip - 跳过元素

跳过元素，返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个，则返回一个空流。与 limit(n)互补.

@Test
public void testSkip() {
	// 需求：跳过前3个,且只要最多3个
	Stream<User> skipStream = users.stream()
			.skip(3)
			.limit(3);
	skipStream.forEach(System.out::println);
}

结果：

四、distinct - 筛选

通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素。

@Test 
public void testDistinct() {
	// 注意User类中要重写hashcode和equals方法
	Stream<User> skipStream = users.stream()
			.distinct();
	skipStream.forEach(System.out::println);
}

结果(已去重)：

映射 - Map

一、map

@Test
public void testMap() {
	Stream<String> strStream = users.stream()
			.map(user -> user.getName());
	strStream.forEach(System.out::println);
	
	List<String> strList = Arrays.asList("lcy","jycq","xbyx");
	strList.stream()
		.map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);
}

结果：

二、flatMap

0、在类中创建一个基础转换方法

// 将一个字符串转换成字符类型的流
public static Stream<Character> filterCharacter(String str){
	List<Character> list = new ArrayList<>();
	for (Character ch : str.toCharArray()) {
		list.add(ch);
	}
	return list.stream();
}

1、通过map的方式来连接流

List<String> strList = Arrays.asList("lcy","jycq","xbyx");
Stream<Stream<Character>> stream1 = strList.stream()
      				.map(TestStream2::filterCharacter);
stream1.forEach(s -> s.forEach(System.out::println));

2、通过flatMap的方式来连接流

List<String> strList = Arrays.asList("lcy","jycq","xbyx");
strList.stream().flatMap(TestStream2::filterCharacter).forEach(System.out::println);

两种方式的结果一致：

排序 - Sorted

@Test
public void testSort() {
	// sorted() 自然排序 - 根据Comparable方法
	users.stream()
		.map(User::getName)
		.sorted()
		.forEach(System.out::println);
	System.out.println("---------------------");
	// sorted(Comparator com) 定制排序
	users.stream()
		.sorted((x,y) -> {
			if(x.getAge() == y.getAge()) {
				return x.getName().compareTo(y.getName());
			}else {
				return Integer.compare(x.getAge(), y.getAge());
			}
		})
		.forEach(System.out::println);
	
}

结果：

归约 - Reduce

@Test
public void testReduce() {
	List<Integer> list = Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7);
	// 最开始讲0作为x,1作为y
	// 后续将x+y的值作为x，y依次往后挪
	Integer sum = list.stream().reduce(0, (x,y) -> x+y);
	System.out.println(sum);
	
	System.out.println("---------------");
	Optional<Integer> op =users.stream().map(User::getAge).reduce(Integer::sum);
	System.out.println(op.get());
}

结果：

收集 - Collect

Collector 接口中方法的实现决定了如何对流执行收集操作(如收集到 List、Set、Map)。但是 Collectors 实用类提供了很多静态方法，可以方便地创建常见收集器实例，具体方法与实例如下表：

@Test
// 收集示例
public void testCollect() {
	// 将User对象的name属性收集到list集合当中
	List<String> list = users.stream().limit(3)
			.map(User::getName).collect(Collectors.toList());
	list.forEach(System.out::println);
	System.out.println("----------------------");
	// 将User对象的name属性手机到Set集合当中
	Set<String> set = users.stream().limit(3)
			.map(User::getName).collect(Collectors.toSet());
	set.forEach(System.out::println);
	System.out.println("----------------------");
	Set<String> hashSet = users.stream().limit(3)
			.map(User::getName).collect(Collectors.toCollection(HashSet::new));
	hashSet.forEach(System.out::println);
}

Optional类

Optional<T> 类(java.util.Optional) 是一个容器类，代表一个值存在或不存在，原来用 null 表示一个值不存在，现在Optional可以更好的表达这个概念。并且可以避免空指针异常。

Optional.of(T t)         // 创建一个 Optional 实例
Optional.empty()         // 创建一个空的 Optional 实例
Optional.ofNullable(T t) // 若 t 不为 null,创建 Optional 实例,否则创建空实例
isPresent()              // 判断是否包含值
orElse(T t)              // 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回t
orElseGet(Supplier s)    // 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回s获取的值
map(Function f)          // 如果有值对其处理，并返回处理后的Optional，否则返回 Optional.empty()
flatMap(Function mapper) // 与 map 类似，要求返回值必须是Optional

基本使用

@Test 
public void test3() {
	// 如果参数为null，就相当于调用了Optional.empty()
	Optional<User> op = Optional.ofNullable(null);
	if(op.isPresent()) {  // 如果不为null,就打印user对象
		System.out.println(op.get());
	}
	
	// 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回T对象
	User user = op.orElse(new User("柳成荫",22));
	System.out.println(user);
	
	// 如果调用对象包含值，返回该值，否则返回Supplier获取的值(对象)
	User user1 = op.orElseGet(() -> new User("九月清晨",23));
	System.out.println(user1);
}

map和flatMap

@Test
public void test4() {
	Optional<User> op = Optional.of(new User("柳成荫",22));
	Optional<String> opString = op.map(User::getName);
	System.out.println(opString.get());
	
	Optional<String> opString1 = op.flatMap(user -> Optional.of(user.getName()));
	System.out.println(opString1.get());
}