Java的Stream的常用知识

什么是Stream

生产线

Stream就像处理生产流水线一样去工作，传送带就是Stream的管道，每个工厂关注直接的生产，将上游产品加工成下游需要的产品。为什么Stream比传统的处理方式好呢？我们都知道，传统的处理中，每一步我们都需要通过循环控制，逻辑控制，解包，重新装箱这些工作。

非生产线示意处理图

这些步骤让我们的程序的业务逻辑支离破碎，经常处理数据类的小伙伴尤为痛苦。幸运的是，Java8为我们引入了Stream，使用Stream后我们只关注数据处理逻辑，其他的事情交给流处理对应的方法来完成。

创建数据流

指北君先为大家介绍如何创建Stream，这里有非常多的方式，需要注意一点就是：流一旦创建后，修改创建的源不会影响已经创建的Stream中的数据。

1. 空流 为了避免出现空指针异常，系统提供一个静态方法提供空流。

public void createStream() {
        Stream< String > myStream = Stream.empty();
    }

2. 通过数组对象创建流

public void createStream() {
        Integer[] arr = new Integer[]{1,2,3};
        Stream< Integer > stream1 = Arrays.stream(arr);
        Stream< Integer > stream2 = Arrays.stream(arr, 0, 2);
    }

3. 通过集合对象创建流

public void createStream() {
        Collection< String > collection = Arrays.asList("a", "b", "c");
        Stream< String > stream1 = collection.stream();
    }

支持多种集合：List，Set，Map等实现了Collection接口的集合对象。

4. 通过builder创建

public void createStream() {
        Stream< Long > stream1 =
                  Stream.< Long >builder().add(1L).add(2L).add(3L).build();
    }

5. 通过generate生成

public void createStream() {
        Random r = new Random();
        Stream< Long > stream =
                  Stream.generate(() - > r.nextLong()).limit(10);
    }

按照提供给generate的Supplier逻辑生成数据，通过limit限制生成的数据量

6. 通过Stream.iterate创建

public void createStream() {
        Stream< Integer > stream = Stream.iterate(1, n - > n * n).limit(20);
    }

iterate提供两种方法来满足我们比较常用的迭代生成逻辑

• iterate(final T seed, final UnaryOperatorf)
• iterate(T seed, Predicate hasNext, UnaryOperatornext)

7. 原生类型生成 通过对应的IntStream,LongStream,DoubleStream类中提供的方法来获取，包含常用的方法

• builder()
• empty()
• of()
• iterate()
• generate()
• range()
• concat()

8. 其他地方 这里介绍两处：字符分割匹配和文件行数据

String.chars()返回IntStream
Files.lines()返回通过行分割的字符内容

流的使用机制（重要事项）

我们通过上面的方法创建好流后，就可以对流进行相关的业务逻辑处理了，需要注意：如果我们重复对一个流进行操作，就会出错，系统会爆出IllegalStateException异常，这是因为Stream设计为不可重用的模式。流的下一个环节都是对当前环节处理后新生成流的处理。

流的执行顺序

采用Stream方式进行多个逻辑处理时，他们之间的执行顺序是什么样的呢？指北君为了展示效果，写了一段测试代码：

public void exeOrder() {
        List< String > list = Arrays.asList("data_1","data_2", "data_3", "data_12");
        list.stream().filter(x - > {
            System.out.println("filter() was called: " + x);
            return x.contains("2");
        }).map(x - > {
            System.out.println("map() was called: " + x);
            return x.toUpperCase();
        }).forEach(x- >System.out.println("forEach() was called: " + x));
    }

执行结果如下：
filter() was called: data_1
filter() was called: data_2
map() was called: data_2
forEach() was called: data_2
filter() was called: data_3
filter() was called: data_12
map() was called: data_12
forEach() was called: data_12

从示例代码的打印的顺序中我们可以发现：流处理的顺序不是以代码顺序（执行完一步再到下一步），而是按照数据处理完一个单位数据的所有环节再处理下一个数据，见下面的动态示意图：

Stream处理顺序

既然我们了解流的处理顺序，也能理解某些流操作会提前结束流处理的，比如findFirst(),在处理完第一个符合条件的数据后，后续的数据不会参与任何一个环节的处理。

转换处理

转换处理时最常用的逻辑处理方式，介绍转换处理的文章较多，这里不再一一详细描述只是简单列一下，转换处理对应大数据MapReduce中的Map处理

1. distinct剔重
2. filter过滤
3. map转换映射
4. peek
5. limit
6. skip

合并处理（reduce）

对于Map-Reduce模型的reduce操作，国内对这个词翻译不太统一，指北君就先称之为合并处理吧。这里介绍两个方法reduce和collect

1. reduce 先来看一个reduce的示例

public void reduce() {
        int sum = IntStream.range(1, 100).reduce(0, (a, b) - > a + b);
        System.out.print(sum);
    }

合并Stream中的所有值，合并的初始值为0，如果初始为0还可以省略初始值。reduce函数包含三部分关键信息：

• 初始值，指定合并操作的初始值
• 合并函数
• 合路器（函数），在并行（多线程）运算时需要用到

下面是一个使用合路器的示例，在并行运算时使用。

public void parallelReduce() {
        int sum = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10).parallelStream()
                .reduce(0, (a, b) - > a + b, (a, b) - > {
                   return a + b;
                });
        System.out.println(sum);
    }

这里指北君留一道思考题给大家，如果这里初始值0修改为10，最终的结果是多少？为什么是这种结果呢？

2. collect 现在我们再来看collect，collect严格上说是reduce有些牵强，因为是否reduce在于collect中的执行逻辑 比如这段：

List<  String > collector =  list.stream().map(Product::getName).collect(Collectors.toList());

然后再看下面的例子：

String mergString = list.stream().map(Product::getName).collect(Collectors.joining(", ", "[", "]"));

还有其他对应的方法：

• Collectors.averagingInt
• Collectors.summingInt
• Collectors.groupingBy
• Collectors.partitioningBy

各位小伙伴可以查看Collectors对应的API，这里就不一一列举了，总之，collect通过Collectors对象的API类完成合并处理。