Java流式编程 - 技术栈

一、流的基础概念

流（Stream）：
- 定义：流是一种可以在数据集合上进行操作的抽象化序列，它没有存储数据的能力，而是通过一系列的操作来处理数据。
- 特性：
  - 无存储：流不存储数据，只是数据的"视图"。
  - 函数式编程：流的操作采用函数式编程风格。
  - 惰性求值：中间操作是惰性求值的，直到遇到终端操作才会真正执行。
  - 链式操作：流的中间操作可以链式调用，形成处理管道。
流的类型：
- 顺序流：按顺序处理数据。
- 并行流：利用多核处理器并行处理数据。

二、流的创建

流可以从多种数据源创建，常见的方法有：

从集合创建流：

List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
Stream<String> stream = list.stream();

从数组创建流：

String[] array = {"apple", "banana", "cherry"};
Stream<String> stream = Arrays.stream(array);

使用 Stream.of() 方法：

Stream<String> stream = Stream.of("apple", "banana", "cherry");

生成无限流：

Stream<Integer> infiniteStream = Stream.iterate(0, n -> n + 2); // 生成一个无限递增的流

三、流的操作

流操作分为两类：中间操作和终端操作。

中间操作：返回一个新的流，不会立刻执行，主要用于处理数据。常见的中间操作有：

过滤（Filter） ：

Stream<String> filteredStream = stream.filter(s -> s.startsWith("a"));

映射（Map） ：

Stream<String> upperCaseStream = stream.map(String::toUpperCase);

排序（Sorted） ：

Stream<String> sortedStream = stream.sorted();

终端操作：触发流的计算并生成结果。常见的终端操作有：
- 遍历（ForEach） ：
```
stream.forEach(System.out::println);
```
- 收集（Collect） ：
```
List<String> resultList = stream.collect(Collectors.toList());
```
- 计数（Count） ：
```
long count = stream.count();
```

四、流式编程的示例

下面是一个示例，展示了如何使用流来处理一个字符串列表，进行过滤、映射、排序，并最终收集结果：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class StreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个包含字符串的列表
        List<String> fruits = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry", "date", "fig", "grape");

        // 创建流并进行一系列处理操作
        List<String> result = fruits.stream()
                                    .filter(fruit -> fruit.length() > 4) // 过滤长度大于4的水果
                                    .map(String::toUpperCase)           // 将所有水果名称转换为大写
                                    .sorted()                           // 对结果进行排序
                                    .collect(Collectors.toList());      // 收集结果到列表中

        // 打印结果
        System.out.println(result); // 输出: [BANANA, CHERRY]
    }
}

五、流的性能考虑

惰性求值：中间操作是惰性求值的，只有在遇到终端操作时才会执行。因此，可以将多个中间操作链式组合，避免不必要的计算。

并行流 ：通过 parallelStream() 方法可以创建并行流，利用多核处理器提高性能。但并行流的性能提升依赖于数据集的大小和操作的复杂性，使用时需要评估性能开销。

List<String> result = fruits.parallelStream()
                            .filter(fruit -> fruit.length() > 4)
                            .map(String::toUpperCase)
                            .sorted()
                            .collect(Collectors.toList());

六、总结

Java 流式编程通过简洁的 API 提供了高效、可读性强的数据处理方式。理解流的创建、操作和性能特点，能够帮助开发者更好地利用流式编程解决实际问题。