Java Stream API详细用法

Java Stream API（流式编程接口）是在 Java 8 引入的，用于对集合（Collection）或数组进行高效、简洁、并行的操作。

🚀 一、什么是 Stream（流）

Stream 不是集合，它是一种 对数据进行操作的"视图" 。可以理解为一条"数据流水线"：

数据来源：集合、数组、文件、IO等；
中间操作：过滤、排序、映射、分组；
终止操作：收集、计数、求和、遍历。

示例：

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List<String> names = List.of("张三", "李四", "王五", "张三丰");

List<String> result = names.stream()
        .filter(name -> name.startsWith("张")) // 过滤姓张
        .distinct()                           // 去重
        .sorted()                             // 排序
        .collect(Collectors.toList());        // 收集为列表

System.out.println(result); // 输出: [张三, 张三丰]

🧱 二、Stream 的基本结构

1️⃣ 创建流

常见的几种方式：

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// 从集合创建
Stream<String> s1 = list.stream();

// 从数组创建
Stream<Integer> s2 = Arrays.stream(new Integer[]{1, 2, 3});

// 直接创建
Stream<String> s3 = Stream.of("A", "B", "C");

// 无限流（常用于测试或算法）
Stream<Integer> s4 = Stream.iterate(0, n -> n + 2).limit(5); // 0,2,4,6,8

2️⃣ 中间操作（Intermediate Operations）

这些操作会返回一个新的 Stream，不会立即执行，直到终止操作发生时才会触发。

方法	功能	示例
`filter(Predicate)`	过滤	`.filter(x -> x > 5)`
`map(Function)`	转换元素	`.map(x -> x * 2)`
`flatMap(Function)`	扁平化嵌套流	`.flatMap(list -> list.stream())`
`distinct()`	去重	`.distinct()`
`sorted()`	排序	`.sorted()` 或 `.sorted(Comparator)`
`limit(n)`	取前 n 个	`.limit(5)`
`skip(n)`	跳过前 n 个	`.skip(3)`
`peek(Consumer)`	调试查看	`.peek(System.out::println)`

示例：

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List<Integer> nums = List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6);
nums.stream()
    .filter(n -> n % 2 == 0)   // 过滤偶数
    .map(n -> n * n)           // 平方
    .forEach(System.out::println); // 输出: 4, 16, 36

3️⃣ 终止操作（Terminal Operations）

这些方法会触发实际执行，返回结果或执行动作。

方法	功能	示例
`forEach(Consumer)`	遍历	`.forEach(System.out::println)`
`collect(Collector)`	收集结果	`.collect(Collectors.toList())`
`count()`	计数	`.count()`
`findFirst()`	找第一个	`.findFirst().orElse(null)`
`findAny()`	找任意一个（并行流）	`.findAny()`
`anyMatch(Predicate)`	存在匹配	`.anyMatch(x -> x > 10)`
`allMatch(Predicate)`	全部匹配	`.allMatch(x -> x > 0)`
`noneMatch(Predicate)`	全部不匹配	`.noneMatch(x -> x < 0)`
`max(Comparator)`	最大值	`.max(Integer::compare)`
`min(Comparator)`	最小值	`.min(Integer::compare)`
`reduce()`	累加、归约	`.reduce(0, (a,b)->a+b)`

示例：

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int sum = List.of(1, 2, 3, 4, 5)
        .stream()
        .reduce(0, Integer::sum); // 求和

System.out.println(sum); // 15

🧩 三、收集器（Collectors）

Collectors 是 Stream 最强大的工具之一，用于把流的结果转成各种形式：

🔹 转换为集合

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.collect(Collectors.toList());
.collect(Collectors.toSet());
.collect(Collectors.toMap(User::getId, User::getName));

🔹 分组

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Map<String, List<User>> byDept = users.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(User::getDeptName));

🔹 多级分组

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Map<String, Map<String, List<User>>> multiGroup = users.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(User::getDeptName,
             Collectors.groupingBy(User::getGender)));

🔹 聚合统计

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Double avg = users.stream()
    .collect(Collectors.averagingInt(User::getAge)); // 平均年龄

🔹 拼接字符串

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String names = users.stream()
    .map(User::getName)
    .collect(Collectors.joining(", ", "[", "]"));

输出示例：

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[张三, 李四, 王五]

⚡ 四、flatMap 扁平化（常见难点）

flatMap() 把 嵌套集合 展开成一个扁平的流。

示例：

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List<List<String>> nested = List.of(
    List.of("A", "B"),
    List.of("C", "D")
);

List<String> flat = nested.stream()
    .flatMap(Collection::stream)
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(flat); // [A, B, C, D]

🧠 五、并行流（Parallel Stream）

只需 .parallelStream()，即可让处理自动并行，提高性能（适合大数据量场景）：

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long count = list.parallelStream()
    .filter(x -> x > 100)
    .count();

⚠️ 注意：

并行流开销较大，不适合小集合；
注意线程安全，尤其是写共享变量时。

🛠️ 六、自定义排序与过滤

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List<User> sorted = users.stream()
    .filter(u -> u.getAge() > 18)
    .sorted(Comparator.comparing(User::getAge).reversed())
    .collect(Collectors.toList());

🧾 七、常见高级技巧

✅ 去重（按字段）

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List<User> unique = users.stream()
    .filter(distinctByKey(User::getId))
    .collect(Collectors.toList());

public static <T> Predicate<T> distinctByKey(Function<? super T, ?> keyExtractor) {
    Set<Object> seen = ConcurrentHashMap.newKeySet();
    return t -> seen.add(keyExtractor.apply(t));
}

✅ 统计字段总和

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int totalAge = users.stream()
    .mapToInt(User::getAge)
    .sum();

✅ 分页（Stream 模拟分页）

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List<User> pageList = users.stream()
    .skip((pageNum - 1) * pageSize)
    .limit(pageSize)
    .collect(Collectors.toList());

✅ 八、总结口诀

阶段	方法示例	说明
创建流	`stream() / of()`	创建流对象
中间操作	`filter()、map()、sorted()`	不会立即执行
终止操作	`collect()、count()、forEach()`	触发执行
收集器	`Collectors.toList()`	转换为集合
常用高级	`groupingBy()、joining()`	分组与聚合