Java8新特性 - Stream

一、特性

Java 8引入的Stream API为集合（Collections）提供了一种声明式的处理方式，支持丰富的操作，包括筛选、映射、归约等。以下是一些Stream的主要功能和使用方式的案例：

创建Stream：

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List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange");
Stream<String> streamFromCollection = list.stream();
Stream<String> streamFromValues = Stream.of("apple", "banana", "orange");

过滤（Filter）：

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List<String> filteredList = list.stream()
                               .filter(fruit -> fruit.startsWith("a"))
                               .collect(Collectors.toList());
System.out.println("Filtered List: " + filteredList);

映射（Map）：

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List<String> uppercasedList = list.stream()
                                 .map(String::toUpperCase)
                                 .collect(Collectors.toList());
System.out.println("Uppercased List: " + uppercasedList);

平坦化（FlatMap）：

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List<List<String>> nestedList = Arrays.asList(
    Arrays.asList("apple", "banana"),
    Arrays.asList("orange", "grape")
);

List<String> flatMapList = nestedList.stream()
                                    .flatMap(Collection::stream)
                                    .collect(Collectors.toList());
// FlatMap List: [apple, banana, orange, grape]
System.out.println("FlatMap List: " + flatMapList);

筛选和截断（Limit和Skip）：

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List<String> limitedList = list.stream()
                              .limit(2)
                              .collect(Collectors.toList());

List<String> skippedList = list.stream()
                              .skip(1)
                              .collect(Collectors.toList());

System.out.println("Limited List: " + limitedList);
System.out.println("Skipped List: " + skippedList);

排序（Sorted）：

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List<String> sortedList = list.stream()
                             .sorted()
                             .collect(Collectors.toList());
System.out.println("Sorted List: " + sortedList);

匹配（anyMatch、allMatch、noneMatch）：

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boolean anyStartsWithA = list.stream().anyMatch(fruit -> fruit.startsWith("a"));
boolean allStartWithA = list.stream().allMatch(fruit -> fruit.startsWith("a"));
boolean noneStartsWithZ = list.stream().noneMatch(fruit -> fruit.startsWith("z"));

System.out.println("Any starts with 'a': " + anyStartsWithA);
System.out.println("All start with 'a': " + allStartWithA);
System.out.println("None starts with 'z': " + noneStartsWithZ);

归约（Reduce）：
将字符串列表中的所有元素连接成一个单一的字符串，以逗号和空格分隔。

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Optional<String> concatenated = list.stream().reduce((s1, s2) -> s1 + ", " + s2);
concatenated.ifPresent(result -> System.out.println("Concatenated: " + result));

收集（Collect）：

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List<String> collectedList = list.stream()
                                .filter(fruit -> fruit.length() > 5)
                                .collect(Collectors.toList());

Set<String> collectedSet = list.stream()
                              .filter(fruit -> fruit.length() > 5)
                              .collect(Collectors.toSet());

String joinedString = list.stream()
                         .collect(Collectors.joining(", "));

System.out.println("Collected List: " + collectedList);
System.out.println("Collected Set: " + collectedSet);
System.out.println("Joined String: " + joinedString);

这些例子展示了Stream API的一些常见用法。Stream 提供了丰富的操作，使得对集合进行处理变得更加简洁和表达力强。

二、解决问题

Stream 是 Java 8 引入的一种处理集合（Collections）数据的新方式，它主要解决了在集合上进行复杂操作时代码的繁琐性、可读性差和性能问题。以下是一些 Stream 的优点和解决的问题，并附带一些案例：

声明式编程：
- 问题：传统方式对集合的操作通常需要使用迭代器或者显式的循环，导致代码冗长且难以理解。
- 解决方案：Stream 提供了声明式的编程方式，可以更清晰地表达对集合的操作。
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```
List<String> fruits = Arrays.asList("apple", "banana", "orange");
fruits.stream().filter(s -> s.startsWith("a")).forEach(System.out::println);
```
链式调用：
- 问题：在传统方式中，对集合的多次操作需要多次迭代或多次循环，效率低下。
- 解决方案：Stream 支持链式调用，可以在一次迭代中执行多个操作。
java 复制代码
```
List<String> result = fruits.stream()
                           .filter(s -> s.startsWith("a"))
                           .map(String::toUpperCase)
                           .collect(Collectors.toList());
```
不可变性和延迟执行：
- 问题：传统方式中的集合操作可能会改变原集合，或者在每一步都立即执行。
- 解决方案：Stream 操作不会改变原集合，而是返回一个新的 Stream，并且操作是延迟执行的。
java 复制代码
```
List<String> result = fruits.stream()
                           .filter(s -> s.startsWith("a"))
                           .map(String::toUpperCase)
                           .collect(Collectors.toList());
```
并行处理：
- 问题：在传统方式中，手动编写并行化代码可能会很困难。
- 解决方案：Stream 提供了简便的方法来实现并行处理，提高了性能。
java 复制代码
```
long count = fruits.parallelStream().filter(s -> s.startsWith("a")).count();
```
简化聚合操作：
- 问题：传统方式中聚合操作（如求和、平均值）需要编写显式的循环代码。
- 解决方案：Stream 提供了内置的聚合操作，简化了这类操作。
java 复制代码
```
double averageLength = fruits.stream().mapToInt(String::length).average().orElse(0);
```

这些案例展示了 Stream 如何解决传统集合操作中的一些问题，并提供了更简洁、清晰和高效的处理方式。通过使用 Stream，代码变得更加表达力强，可读性更高，并且在某些情况下能够更容易地实现并行化。