快速掌握J(rèn)ava8 Stream函數(shù)式編程技巧

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函數(shù)式編程優(yōu)勢

“函數(shù)第一位”硕勿，即函數(shù)可以出現(xiàn)在任何地方哨毁。
可以把函數(shù)作為參數(shù)傳遞給另一個函數(shù)，還可以將函數(shù)作為返回值源武。
讓代碼的邏輯更清晰更優(yōu)雅扼褪。
減少了可變量(Immutable Variable)的聲明，程序更為安全粱栖。
支持惰性計算话浇。

Lambda語法三部分

一個括號內(nèi)用逗號分隔的形式參數(shù)，參數(shù)是函數(shù)式接口里面方法的參數(shù)
一個箭頭符號：->
方法體闹究，可以是表達(dá)式和代碼塊幔崖，方法體函數(shù)式接口里面方法的實(shí)現(xiàn)，如果是代碼塊，則必須用{}來包裹起來赏寇，且需要一個return 返回值吉嫩，但有個例外，若函數(shù)式接口里面方法返回值是void嗅定，則無需{}自娩。例如：
(parameters) -> expression 或者 (parameters) -> { statements; }

方法引用是lambda表達(dá)式的一個簡化寫法，所引用的方法其實(shí)是lambda表達(dá)式的方法體實(shí)現(xiàn)渠退，語法也很簡單忙迁，左邊是容器（可以是類名，實(shí)例名）碎乃，中間是“::”姊扔，右邊是相應(yīng)的方法名。如下所示：
ObjectReference::methodName

一般方法的引用格式是：

如果是靜態(tài)方法梅誓，則是ClassName::methodName恰梢。如 Object ::equals
如果是實(shí)例方法，則是Instance::methodName证九。如Object obj=new Object();obj::equals;
構(gòu)造函數(shù).則是ClassName::new

Stream是什么

Stream是Java8中新加入的api删豺，更準(zhǔn)確的說: Java 8 中的 Stream 是對集合（Collection）對象功能的增強(qiáng)，它專注于對集合對象進(jìn)行各種非常便利愧怜、高效的聚合操作呀页，或者大批量數(shù)據(jù)操作。Stream API 借助于同樣新出現(xiàn)的 Lambda 表達(dá)式拥坛，極大的提高編程效率和程序可讀性蓬蝶。

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以前我們處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)只能通過各種for循環(huán)唯沮，不僅不美觀鲤竹，而且時間長了以后可能自己都看不太明白以前的代碼了场钉，但有Stream以后叶圃，通過filter，map爽待，limit等等方法就可以使代碼更加簡潔并且更加語義化藤违。 Stream的效果就像上圖展示的它可以先把數(shù)據(jù)變成符合要求的樣子（map）粥脚，吃掉不需要的東西（filter）然后得到需要的東西（collect）谍咆。

Stream操作分類

Stream上的所有操作分為兩類：中間操作和結(jié)束操作禾锤，中間操作只是一種標(biāo)記，只有結(jié)束操作才會觸發(fā)實(shí)際計算摹察。中間操作又可以分為無狀態(tài)的(Stateless)和有狀態(tài)的(Stateful)恩掷，無狀態(tài)中間操作是指元素的處理不受前面元素的影響，而有狀態(tài)的中間操作必須等到所有元素處理之后才知道最終結(jié)果供嚎，比如排序是有狀態(tài)操作黄娘，在讀取所有元素之前并不能確定排序結(jié)果峭状；結(jié)束操作又可以分為短路操作和非短路操作，短路操作是指不用處理全部元素就可以返回結(jié)果逼争，比如找到第一個滿足條件的元素优床。之所以要進(jìn)行如此精細(xì)的劃分，是因?yàn)榈讓訉γ恳环N情況的處理方式不同氮凝。

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Stream API等價實(shí)現(xiàn)

求出字符串集合中所有以字母A開頭字符串的最大長度

int longest = 0; for(String str : strings){ if(str.startsWith("A")){// 1\. filter(), 保留以A開頭的字符串
        int len = str.length();// 2\. mapToInt(), 轉(zhuǎn)換成長度
        longest = Math.max(len, longest);// 3\. max(), 保留最長的長度
 }
}

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int longest = strings.stream()
    .filter(str -> str.startsWith("A"))
    .mapToInt(str -> str.length()) //.mapToInt(String::length)
    .max();

Stream串行與并行

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Stream可以分為串行與并行兩種羔巢，串行流和并行流差別就是單線程和多線程的執(zhí)行。 default Stream stream() ：返回串行流 default Stream parallelStream() ：返回并行流 stream()和parallelStream()方法返回的都是java.util.stream.Stream<E>類型的對象罩阵，說明它們在功能的使用上是沒差別的。唯一的差別就是單線程和多線程的執(zhí)行启摄。

Stream性能總結(jié)

1.對于簡單操作稿壁，比如最簡單的遍歷，Stream串行API性能明顯差于顯示迭代歉备，但并行的Stream API能夠發(fā)揮多核特性傅是。

2.對于復(fù)雜操作，Stream串行API性能可以和手動實(shí)現(xiàn)的效果匹敵蕾羊，在并行執(zhí)行時Stream API效果遠(yuǎn)超手動實(shí)現(xiàn)喧笔。

所以，如果出于性能考慮：

對于簡單操作推薦使用外部迭代手動實(shí)現(xiàn)龟再。
對于復(fù)雜操作书闸，推薦使用Stream API。
在多核情況下利凑，推薦使用并行Stream API來發(fā)揮多核優(yōu)勢浆劲。
單核情況下不建議使用并行Stream API。如果出于代碼簡潔性考慮哀澈，使用Stream API能夠?qū)懗龈痰拇a牌借。即使是從性能方面說，盡可能的使用Stream API也另外一個優(yōu)勢割按，那就是只要Java Stream類庫做了升級優(yōu)化膨报，代碼不用做任何修改就能享受到升級帶來的好處。

參考 Java 8 Stream的性能到底如何适荣？

Stream 來源

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所有流計算都有一種共同的結(jié)構(gòu)：它們具有一個流來源现柠、0 或多個中間操作，以及一個終止操作束凑。流的元素可以是對象引用 (Stream<String>)晒旅，也可以是原始整數(shù) (IntStream)、長整型 (LongStream) 或雙精度 (DoubleStream)汪诉。

因?yàn)?Java 程序使用的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都已存儲在集合中废恋，所以許多流計算使用集合作為它們的來源谈秫。JDK 中的 Collection 實(shí)現(xiàn)都已增強(qiáng)，可充當(dāng)高效的流來源鱼鼓。但是拟烫，還存在其他可能的流來源，比如數(shù)組迄本、生成器函數(shù)或內(nèi)置的工廠（比如數(shù)字范圍）硕淑，而且可以編寫自定義的流適配器，以便可以將任意數(shù)據(jù)源充當(dāng)流來源嘉赎。如上圖中一些流生成方法置媳。

Stream 操作

中間操作負(fù)責(zé)將一個流轉(zhuǎn)換為另一個流，中間操作包括 filter()（選擇與條件匹配的元素）公条、map()（根據(jù)函數(shù)來轉(zhuǎn)換元素）拇囊、distinct()（刪除重復(fù)）、limit()（在特定大小處截斷流）和 sorted()靶橱。一些操作（比如 mapToInt()）獲取一種類型的流并返回一種不同類型的流寥袭。

中間操作始終是惰性的：調(diào)用中間操作只會設(shè)置流管道的下一個階段，不會啟動任何操作关霸。重建操作可進(jìn)一步劃分為無狀態(tài) 和有狀態(tài) 操作传黄。無狀態(tài)操作（比如 filter() 或 map()）可獨(dú)立處理每個元素，而有狀態(tài)操作（比如 sorted() 或 distinct()）可合并以前看到的影響其他元素處理的元素狀態(tài)队寇。

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數(shù)據(jù)集的處理在執(zhí)行終止操作時開始膘掰，比如縮減（sum() 或 max()）、應(yīng)用 (forEach()) 或搜索 (findFirst()) 操作英上。終止操作會生成一個結(jié)果或副作用炭序。執(zhí)行終止操作時，會終止流管道苍日，如果您想再次遍歷同一個數(shù)據(jù)集惭聂，可以設(shè)置一個新的流管道。如下給出了一些終止流操作相恃。

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Stream 流與集合比較

集合是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)辜纲，它的主要關(guān)注點(diǎn)是在內(nèi)存中組織數(shù)據(jù)，而且集合會在一段時間內(nèi)持久存在拦耐。流的關(guān)注點(diǎn)是計算耕腾，而不是數(shù)據(jù)。流沒有為它們處理的元素提供存儲空間杀糯，而且流的生命周期更像一個時間點(diǎn) — 調(diào)用終止操作扫俺。不同于集合，流也可以是無限的（Stream.generate固翰、Stream.iterate）狼纬；相應(yīng)地羹呵，一些操作（limit()、findFirst()）是短路疗琉，而且可在無限流上運(yùn)行有限的計算冈欢。程序 = 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) + 算法，集合即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)盈简，流操作相當(dāng)于算法凑耻。

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數(shù)據(jù)形式：集合是一個內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中目前所有的值——集合中的每個元素都得先算出來才能添加到集合中柠贤。（你可以往集合里加?xùn)|西或者刪東西香浩，但是不管什么時候，集合中的每個元素都是放在內(nèi)存里的种吸，元素都得先算出來才能成為集合的一部分弃衍。）相比之下，流則是在概念上固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（你不能添加或刪除元素）坚俗，其元素則是按需計算的。

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迭代方式：使用Collection接口需要用戶去做迭代（比如用for-each）岸裙，這稱為外部迭代猖败。相反，Streams庫使用內(nèi)部迭代——它幫你把迭代做了降允，還把得到的流值存在了某個地方恩闻，你只要給出一個函數(shù)說要干什么就可以了。Steams庫的內(nèi)部迭代可以自動選擇一種適合你硬件的數(shù)據(jù)表示和并行實(shí)現(xiàn)剧董。

Stream 基本使用

filter篩選（中間操作）

輸出：4,5

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 1, 2, 3, 4, 5);

Stream<Integer> stream = integerList.stream().filter(i -> i > 3);

distinct去重（中間操作）

輸出：1,2,3,4,5

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 1, 2, 3, 4, 5);

Stream<Integer> stream = integerList.stream().distinct();

limit限制（中間操作）

輸出：1,1,2

 List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 1, 2, 3, 4, 5);

 Stream<Integer> stream = integerList.stream().limit(3);

skip跳過（中間操作）

輸出：2,3,4,5

 List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 1, 2, 3, 4, 5);

 Stream<Integer> stream = integerList.stream().skip(2);

map流映射（中間操作）

輸出：6, 7, 2, 6

List<String> stringList = Arrays.asList("Java 8", "Lambdas",  "In", "Action");

Stream<Integer> stream = stringList.stream().map(String::length);

flatMap流轉(zhuǎn)換（中間操作）

輸出：1, 2, 3, 4

將一個流中的每個值都轉(zhuǎn)換為另一個流

List<List<Integer>> lists = new ArrayList<List<Integer>>() {{
    add(Arrays.asList(1, 2));
    add(Arrays.asList(3, 4));
}};

Stream<Integer> stream = lists.stream().flatMap(List::stream); //Stream<Integer> stream = lists.stream().flatMap(list -> list.stream());

allMatch匹配所有（中間操作）

輸出：

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); if (integerList.stream().allMatch(i -> i > 3)) {
    System.out.println("值都大于3");
}

noneMatch全部不匹配（中間操作）

輸出：

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); if (integerList.stream().noneMatch(i -> i > 3)) {
    System.out.println("值都小于3");
}

anyMatch匹配其中一個（中間操作）

輸出：存在大于3的值

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); if (integerList.stream().anyMatch(i -> i > 3)) {
    System.out.println("存在大于3的值");
}

findFirst查找第一個（終端操作）

輸出：4

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Optional<Integer> result = integerList.stream().filter(i -> i > 3).findFirst();

findAny隨機(jī)查找一個（終端操作）

輸出：存在大于3的值

和findFirst操作相比幢尚，并行流優(yōu)勢更大

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); if (integerList.stream().findAny(i -> i > 3)) {
    System.out.println("存在大于3的值");
}

Stream 常用統(tǒng)計

List<Integer> ints = Arrays.asList(1, 1, 2, 2, 3); //統(tǒng)計流中元素個數(shù)
ints.stream().count();
ints.stream().collect(Collectors.counting()); //獲取流中最小值
ints.stream().min(Integer::compareTo);
ints.stream().collect(Collectors.minBy(Integer::compareTo)); //獲取流中最大值
ints.stream().max(Integer::compareTo);
ints.stream().collect(Collectors.maxBy(Integer::compareTo)); //求和
ints.stream().mapToInt(Integer::intValue).sum();
ints.stream().collect(Collectors.summingInt(Integer::intValue));
ints.stream().reduce(0, Integer::sum); //平均值
ints.stream().collect(Collectors.averagingInt(Integer::intValue)); //通過summarizingInt同時求總和、平均值翅楼、最大值尉剩、最小值
ints.stream().collect(Collectors.summarizingInt(Integer::intValue));

Stream 終端操作（collect）

List<Integer> ints = Arrays.asList(1, 1, 2, 2, 3); //返回List
ints.stream().collect(Collectors.toList()); //返回Set
ints.stream().collect(Collectors.toSet()); //返回Map
ints.stream().collect(Collectors.toMap(k -> k, v -> v, (v1, v2) -> v1)); //group分組
ints.stream().collect(Collectors.groupingBy(k -> k)); //partitioningBy分區(qū)
ints.stream().collect(Collectors.partitioningBy(k -> k % 2 == 0));