Java Stream 流详解

Java Stream 流详解

1. 什么是 Stream？

Stream（流） 是 Java 8 引入的一个强大工具，用于简化集合处理操作。

它提供了一种更**声明式（类似 SQL 查询）**的方式处理数据，使代码更简洁可读。

Stream 不是集合，也不存储数据；它是对数据源的一种 操作视图。

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2. Stream 的特点

• 不存储数据：Stream 只是"看着"集合的数据做操作。
• 函数式风格：大量使用 lambda 表达式。
• 惰性求值：大多数操作不会立刻执行，只有遇到终止操作才执行。
• 一次性：一个 Stream 只能消费一次。
• 可并行 ：通过 parallelStream() 自动利用多核 CPU。

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3. Stream 的常见操作分类

Stream 操作分为两类：

◆ 中间操作（返回 Stream，本身不执行）

常见中间操作：

方法	作用
filter()	过滤
map()	映射（转换）
sorted()	排序
limit()	限制前 n 个
skip()	跳过前 n 个
distinct()	去重
mapToInt()	转换为 IntStream

中间操作是惰性的：不遇到终止操作不会真正执行。

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◆ 终止操作（触发执行）

常见终止操作：

方法	作用
forEach()	遍历
collect()	收集成集合
count()	计数
findFirst()	查找第一个
findAny()	查找任意一个（并行时效果好）
anyMatch()	是否有任意一个匹配
allMatch()	是否所有都匹配

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4. Stream 使用流程（三步走）

① 获取 Stream → ② 中间操作 → ③ 终止操作

例子：

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");

list.stream()
    .filter(s -> s.equals("a"))  // 中间操作
    .forEach(System.out::println); // 终止操作

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5. 获取 Stream 的方式

① 从集合创建

list.stream();
list.parallelStream();

② 从数组创建

Arrays.stream(arr);

③ 从静态方法 Stream.of()

Stream.of(1, 2, 3);

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6. 常见使用案例总结

示例1：过滤 filter

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

list.stream()
    .filter(n -> n % 2 == 0)
    .forEach(System.out::println);

示例2：映射 map

List<String> list = Arrays.asList("Java", "Python", "Go");

list.stream()
    .map(String::toUpperCase)
    .forEach(System.out::println);

示例3：排序 sorted

list.stream()
    .sorted()
    .forEach(System.out::println);

示例4：收集 collect

List<Integer> even = list.stream()
    .filter(n -> n % 2 == 0)
    .collect(Collectors.toList());

示例5：去重 distinct

Stream.of(1,2,2,3,3,3)
    .distinct()
    .forEach(System.out::println);

示例6：统计 count

long count = list.stream().count();

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7. Stream 的并行 parallelStream()

非常适合集合数据量大时使用。

list.parallelStream()
    .forEach(System.out::println);

自动利用 CPU 多核，提高性能。

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8. Stream 和普通 for 的对比

对比点	for 循环	Stream
可读性	逐句命令式	声明式、高可读
支持并行	手动操作线程	自动并行
转换/过滤	自己写代码	内置 API
Lambda	不支持	完全支持

一般在处理 集合流水线操作 时 Stream 更优雅、更安全、更易维护。

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9. 注意点

1. Stream 只能消费一次
2. 中间操作不会立即执行
3. 使用 parallelStream() 时注意线程安全
4. Stream 不是万能，有些场景普通 for 反而更高效

🚀 一、Stream 只能消费一次是什么意思？

✔ 1. Stream 是"一次性"的流水线

你可以把 Stream 想成：
一次从头到尾的处理流程（Pipeline）。

一旦你执行了终止操作（forEach、collect、count 等），

这个 Stream 就已经"用完"了，不能再用。

就像：

• 水流过水管以后，不能再把同一股水装回去重新流
• 用过的快递面单不能重复用

📌 示例（错误用法）

Stream<String> stream = List.of("a", "b", "c").stream();

stream.forEach(System.out::println);

stream.forEach(System.out::println); // ❌ 会报错

第二次使用会报错：

java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed

✔ 2. 为什么不能用第二次？

因为：

• Stream 是对集合的一次遍历视图
• 执行终止操作时，它内部的迭代器就被关闭
• 关闭后就不能再遍历

这叫：单次消费（one-shot）。

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🚀 二、:: 是什么？（方法引用 Method Reference）

:: 是 Java 8 的语法糖，用于引用方法。

和 Lambda 表达式作用类似，但更简洁。

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✔ 1. 最常见的用法：System.out::println

等价于：

x -> System.out.println(x)

也就是：

• "把元素 x 打印出来"
• :: 只是引用了一个已有方法，而不是写新的 lambda

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✔ 2. :: 的四种常见形式

写法	含义	等价 lambda
ClassName::staticMethod	静态方法引用	x -> ClassName.staticMethod(x)
object::instanceMethod	某对象的实例方法	x -> object.instanceMethod(x)
ClassName::instanceMethod	由实例调用的方法	(obj, x) -> obj.instanceMethod(x)
ClassName::new	构造方法引用	() -> new ClassName()

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✔ 3. 一些常见例子

① 静态方法引用

Stream.of("1", "2", "3")
    .map(Integer::parseInt); 

等价于：

.map(s -> Integer.parseInt(s))

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② 实例方法引用

List<String> list = List.of("a", "b");

list.forEach(System.out::println);

等价于：

list.forEach(x -> System.out.println(x));

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③ 构造方法引用

Stream.generate(Person::new);

等价于：

Stream.generate(() -> new Person());

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🚀 三、最容易理解的大总结

✔ Stream 只能消费一次

• 执行终止操作后就关闭
• 不能重复遍历
• 必要时重新创建 Stream：list.stream()

✔ :: 是方法引用

• 用于简化 lambda 表达式
• 常见例子：System.out::println
• 代表"调用这个方法，不用自己写函数体"