Java高级重点知识点-25-Stream流、方法引用

阿胡爱编程2024-07-16 19:42

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Stream流

通过循环遍历来讲解流的优势；
要求：筛选所有姓张的人；然后筛选名字有三个字的人； 最后进行对结果进行打印输出。

java 复制代码 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo02NormalFilter {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张无忌");
        list.add("周芷若");
        list.add("赵敏");
        list.add("张强");
        list.add("张三丰");
        List<String> zhangList = new ArrayList<>();
        for (String name : list) {
            if (name.startsWith("张")) {
            zhangList.add(name);
        }
        }
        List<String> shortList = new ArrayList<>();
        for (String name : zhangList) {
            if (name.length() == 3) {
            shortList.add(name);
        }
        }
        for (String name : shortList) {
            System.out.println(name);
        }
    }
}

这段代码中我们可以看到，我们首先通过遍历集合list来获取到了所有姓张的人，然后我们通过遍历shortList集合来获取到了名字长度为三个字的人。最终打印出了名字三个字并且姓张的人，很显然这个过程很麻烦，下面我们来看一下Stream流式写法；

java 复制代码 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo03StreamFilter {
public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("张无忌");
    list.add("周芷若");
    list.add("赵敏");
    list.add("张强");
    list.add("张三丰");
    list.stream()
    .filter(s -> s.startsWith("张"))
    .filter(s -> s.length() == 3)
    .forEach(System.out::println);
    }
}

这里我们可以看到我们通过filter（）过滤方法过滤掉了姓张且名字长度为3的人，并且通过方法引用来输出打印。

流式思想概述

流式思想类似于工厂车间的"生产流水线"

Stream流"其实是一个集合元素的函数模型，它并不是集合，也不是数据结构，其本身并不存储任何元素（或其地址值）。

Stream（流）是一个来自数据源的元素队列

  • 元素是特定类型的对象，形成一个队列。 Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算。
    数据源 流的来源。 可以是集合，数组 等。
  • Pipelining: 中间操作都会返回流对象本身。 这样多个操作可以串联成一个管道， 如同流式风格（fluentstyle）。 这样做可以对操作进行优化， 比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。
  • 内部迭代： 以前对集合遍历都是通过Iterator或者增强for的方式, 显式的在集合外部进行迭代， 这叫做外部迭代。 Stream提供了内部迭代的方式，流可以直接调用遍历方法。

获取流

java.util.stream.Stream<T> 是Java 8新加入的最常用的流接口

  • 所有的 Collection 集合都可以通过 stream 默认方法获取流；
  • Stream 接口的静态方法 of 可以获取数组对应的流。
  1. 根据Collection获取流
java 复制代码 
import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo04GetStream {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        Stream<String> stream1 = list.stream();
        Set<String> set = new HashSet<>();
        Stream<String> stream2 = set.stream();
        Vector<String> vector = new Vector<>();
        Stream<String> stream3 = vector.stream();
    }
}
  1. 根据Map获取流

java.util.Map 接口不是 Collection 的子接口，且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征，所以获取对应的流 需要分key、value或entry等情况

java 复制代码 
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo05GetStream {
	public static void main(String[] args) {
		Map<String, String> map = new HashMap<>();
		Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
		Stream<String> valueStream = map.values().stream();
		Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
	}
}
  1. 根据数组获取流
    Stream 接口中提供了静态方法of来实现数组的流化。
java 复制代码 
import java.util.stream.Stream;
public class Demo06GetStream {
	public static void main(String[] args) {
		String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
		Stream<String> stream = Stream.of(array);
	}
}

常用方法

  • 延迟方法：返回值类型仍然是 Stream 接口自身类型的方法，因此支持链式调用。（除了终结方法外，其余方法均为延迟方法。）
  • 终结方法：返回值类型不再是 Stream 接口自身类型的方法，因此不再支持类似 StringBuilder 那样的链式调用。

逐一处理：forEach

  • void forEach(Consumer<? super T> action);
java 复制代码 
import java.util.stream.Stream;
public class StreamForEach {
	public static void main(String[] args) {
		Stream<String> stream = Stream.of("张三", "张三丰", "周姐");
		stream.forEach(name‐> System.out.println(name));
	}
}

过滤：filter

  • Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
java 复制代码 
import java.util.stream.Stream;
public class Demo07StreamFilter {
	public static void main(String[] args) {
		Stream<String> original = Stream.of("张三", "张三丰", "周姐");
		Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
	}
}

映射：map

  • <R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper); 将流中的元素映射到另一个流中
java 复制代码 
import java.util.stream.Stream;
public class Demo08StreamMap {
	public static void main(String[] args) {
		Stream<String> original = Stream.of("10", "12", "18");
		Stream<Integer> result = original.map(str‐>Integer.parseInt(str));
	}
}

统计个数：count

  • long count(); 这里的返回值是long类型，不再和旧集合一样是int类型，也就是说可以用来获取更大的集合对象的大小。
java 复制代码 
import java.util.stream.Stream;
public class Demo09StreamCount {
	public static void main(String[] args) {
		Stream<String> original = Stream.of("张三", "张三丰", "周姐");
		Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
		System.out.println(result.count()); // 2
	}
}

取用前几个：limit

  • Stream<T> limit(long maxSize); 对流进行截取，只取用前maxSize个
java 复制代码 
import java.util.stream.Stream;
public class Demo10StreamLimit {
	public static void main(String[] args) {
		Stream<String> original = Stream.of("张三", "张三丰", "周姐");
		Stream<String> result = original.limit(2);
		System.out.println(result.count()); // 2
	}
}

跳过前几个：skip

  • Stream<T> skip(long n); skip 方法获取一个截取之后的新流
java 复制代码 
import java.util.stream.Stream;
public class Demo11StreamSkip {
	public static void main(String[] args) {
		Stream<String> original = Stream.of("张三", "张三丰", "周姐");
		Stream<String> result = original.skip(2);
		System.out.println(result.count()); // 1
	}
}

组合：concat

  • static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b) 两个流合并成为一个流
java 复制代码 
import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamConcat {
	public static void main(String[] args) {
		Stream<String> streamA = Stream.of("张三");
		Stream<String> streamB = Stream.of("李四");
		Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);
	}
}

方法引用

冗余的Lambda场景：

  1. 首先定义一个函数式接口
java 复制代码 
@FunctionalInterface
public interface Printable {
	void print(String str);
}
  1. 通过lambda表达式来使用该字符串
java 复制代码 
public class PrintSimple {
	private static void printString(Printable data) {
		data.print("Hello, World!");
	}
	public static void main(String[] args) {
		printString(s ‐> System.out.println(s));
	}
}

对字符串进行控制台打印输出的操作方案，明明已经有了现成的实现，那就是 System.out对象中的 println(String) 方法。因此我们不必自己动手调用该方法。使用方法引用即可。

java 复制代码 
public class Demo02PrintRef {
	private static void printString(Printable data) {
		data.print("Hello, World!");
	}
	public static void main(String[] args) {
		printString(System.out::println);
	}
}

方法引用符

双冒号 :: 为引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。

  • Lambda表达式写法： s -> System.out.println(s); 语义：拿到参数之后经Lambda之手，继而传递给 System.out.println 方法去处理。
  • 方法引用写法： System.out::println 语义: 直接让 System.out 中的 println 方法来取代Lambda。

注意 : Lambda 中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常

函数式接口是Lambda的基础，而方法引用是Lambda的孪生兄弟。因此方法引用同时也是可推导可省略的；

通过对象名引用成员方法

  1. 首先定义一个函数式接口
java 复制代码 
@FunctionalInterface
public interface Printable {
    void print(String str);
}
  1. 创建一个实现了指定方法的类
java 复制代码 
public class MethodRefObject {
	public void printUpperCase(String str) {
	System.out.println(str.toUpperCase());
	}
}
  1. 测试
java 复制代码 
public class Demo04MethodRef {
    private static void printString(Printable lambda) {
        lambda.print("Hello");
    }
    public static void main(String[] args) {
        MethodRefObject obj = new MethodRefObject();
        printString(obj::printUpperCase);
    }
}

这里我们可以看到，我们通过方法引用了MethodRefObject中的printUpperCase（String str）方法，并没有通过lambda表达式来实现，而是使用一个已经实现了类中的方法，与我们引用System.out对象中的println（）方法类似。

通过类名称引用静态方法

通过java.lang.Math 类中的静态方法 abs举例

  1. 声明一个函数式接口
java 复制代码 
@FunctionalInterface
public interface Calcable {
	int calc(int num);
}
  1. 使用lambda表达式来实现
java 复制代码 
public class Demo05Lambda {
	private static void method(int num, Calcable lambda) {
		System.out.println(lambda.calc(num));
	}
	public static void main(String[] args) {
		method(‐10, n ‐> Math.abs(n));
	}
}
  1. 使用方法引用的方式来实现
java 复制代码 
public class Demo06MethodRef {
	private static void method(int num, Calcable lambda) {
		System.out.println(lambda.calc(num));
	}
	public static void main(String[] args) {
		method(‐10, Math::abs);
	}
}

通过super引用成员方法

如果存在继承关系，当Lambda中需要出现super调用时，也可以使用方法引用进行替代。

  1. 定义函数式接口
java 复制代码 
@FunctionalInterface
public interface Greetable {
	void greet();
}
  1. 定义父类
java 复制代码 
public class Human {
	public void sayHello() {
		System.out.println("Hello!");
	}
}
  1. 定义子类(Lambda)
java 复制代码 
public class Man extends Human {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("大家好,我是Man!");
    }
    //定义方法method,参数传递Greetable接口
    public void method(Greetable g){
        g.greet();
    }
    public void show(){
        //调用method方法,使用Lambda表达式
        method(()->{
            //创建Human对象,调用sayHello方法
            new Human().sayHello();
        });
        //简化Lambda
        method(()->new Human().sayHello());
        //使用super关键字代替父类对象
        method(()->super.sayHello());
    }
}
  1. 定义子类（方法引用）
java 复制代码 
public class Man extends Human {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("大家好,我是Man!");
    }
    //定义方法method,参数传递Greetable接口
    public void method(Greetable g){
        g.greet();
    }
    public void show(){
        method(super::sayHello);
    }
}

通过this引用成员方法

这里与父类super类似，直接展示通过方法引用的写法

java 复制代码 
public class Husband {
	private void buyHouse() {
		System.out.println("买套房子");
	}
	private void marry(Richable lambda) {
		lambda.buy();
	}
	public void beHappy() {
		marry(this::buyHouse);
	}
}

类的构造器引用

  1. 定义一个Person类
java 复制代码 
public class Person {
    private String name;
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
  1. 定义用来创建Person 对象的函数式接口
java 复制代码 
public interface PersonBuilder {
	Person buildPerson(String name);
}
  1. 使用Lambda表达式创建指定名称的Person对象
java 复制代码 
public class Demo09Lambda {
	public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
		System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
	}
	public static void main(String[] args) {
		printName("赵丽颖", name ‐> new Person(name));
	}
}
  1. 使用方法引用创建指定名称的Person对象
java 复制代码 
public class Demo10ConstructorRef {
	public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
		System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
	}
	public static void main(String[] args) {
		printName("赵丽颖", Person::new);
	}
}

数组的构造器引用

数组也是 Object 的子类对象，所以同样具有构造器

  1. 定义一个函数式接口
java 复制代码 
@FunctionalInterface
public interface ArrayBuilder {
	int[] buildArray(int length);
}
  1. 使用lambda表达式应用该接口
java 复制代码 
public class Demo11ArrayInitRef {
	private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
		return builder.buildArray(length);
	}
	public static void main(String[] args) {
	int[] array = initArray(10, length ‐> new int[length]);
	}
}
  1. 使用方法引用应用该接口
java 复制代码 
public class Demo12ArrayInitRef {
	private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
		return builder.buildArray(length);
	}
	public static void main(String[] args) {
		int[] array = initArray(10, int[]::new);
	}
}

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