java1.8新特性之stream
什么是Stream？
Stream字面意思是流，在java中是指一个来自数据源的元素队列并支持聚合操作，存在于java.util包中，又或者说是能应用在一组元素上一次执行的操作序列。（stream是一个由特定类型对象组成的一个支持聚合操作的队列。）注意Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算。关于这个概念需要以下几点解释：1、数据源流的来源。 它可以是列表，集合，数组(java.util.Collection的子类)，I/O channel， 产生器generator等（注意Map是不支持的）；2、聚合操作。类似于SQL语句一样的操作， 如filter, map, reduce, find, match, sorted等。因此stream流和以前的Collection操作是完全不同， Stream操作还有两个非常基础的特征：Pipelining和内部迭代。
Pipelining也就是中间操作，它都会返回流对象本身。 这样多个操作的设计可以串联起不同的运算操作，进而形成一个管道， 如同流式风格（fluent style）。 这样做还可以对操作进行优化， 比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)等。内部迭代， 以前对集合遍历都是通过Iterator或者For-Each的方式来显式的在集合外部进行迭代， 这种方式叫做外部迭代。而我们的Stream则提供了内部迭代方式， 是通过访问者模式(Visitor)来实现的。
也就是说Stream操作分为中间操作和最终操作两种。其中最终操作用于返回特定类型的计算结果，而中间操作则返回Stream对象本身，这样就可以将多个操作依次串起来且使得操作优化成为可能。
生成流
在Java1.8 中, 集合接口提供了两个方法来生成流：stream()串行流和parallelStream()并行流，即Stream的操作可以分为串行stream()和并行parallelStream()。举个例子来说：
List<String> strings = Arrays.asList("who","what","when","why","which");
List<String> filterd = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
流的各种运算操作
接下来介绍流的各种操作运算，使得你在适当的时候可以选择相应的流运算。
1、forEach 循环
Stream提供了新的方法forEach来迭代流中的每个数据。举个例子来说：
List<String> stringList = Arrays.asList("who","what","when","why","which");
// 方式一：JDK1.8之前的循环方式
for(String string:stringList){
System.out.println(string);
}
// 方式二：使用Stream的forEach方法
stringList.stream().forEach(e -> System.out.println(e));
// 方式三：方式二的简化形式，因为方法引用也属于函数式接口，因此Lambda表达式可以用方法引用来代替
stringList.stream().forEach(System.out::println);
2、filter 过滤
filter方法用于通过设置条件来过滤出满足条件的元素。举个例子来说，下面就是用于输出字符串列表中的空字符串的个数：
List<String> stringList = Arrays.asList("","welcome","","to","visit","my","","website");
long count = stringList.stream().filter(e -> e.isEmpty()).count();
System.out.println(count);
3、map 映射
请注意这里的map不是指地图map，而是一种函数，用于映射每个元素执行某些操作得到对应的结果。举个例子来说，下面就是使用map来输出元素对应的平方数：
List<Integer> integerList = Arrays.asList(2,3,4,5,6);
List<Integer> integers = integerList.stream().map(i->i*i).collect(Collectors.toList());
integerList.stream().forEach(System.out::println);
上面介绍的只是map的最基本用法。map对于Stream中包含的元素使用给定的转换函数进行转换操作，新生成的Stream只包含转换生成的元素。这个方法有三个对于原始类型的变种方法，分别是：mapToInt，mapToLong和mapToDouble。顾名思义像mapToInt就是将原始Stream转换成一个新的Stream，不过新生成的Stream中的元素都是int类型。三个变种方法可以免除自动装箱/拆箱的额外消耗。map方法示意图：
4、flatMap 映射
flatMap映射和map映射类似，不过它的每个元素转换得到的是Stream对象，会把子Stream中的元素压缩到父集合中，说白了就是将几个小的list合并成一个大的list。flatMap方法示意图：
合并的过程可以参看下面这张图片：
举个例子来说，下面是jdk1.8之前的合并方式，需要先构造一个复合类型List，然后通过两次遍历循环来实现将复合类型List转为单一类型List，这个过程其实挺复杂的：
List<String> fruitList = Arrays.asList("banana","orange","watermelon");
List<String> vegetableList = Arrays.asList("kale","leek","carrot");
List<String> transportList = Arrays.asList("car","bike","train");
//将多个元素合成一个复合类型集合，元素类型List<String>
List<List<String>> lists = new ArrayList<>();
lists.add(fruitList);
lists.add(vegetableList);
lists.add(transportList);
//将多个元素合成一个单一类型集合，元素类型String
List<String> newList = new ArrayList<>();
for(List<String> list:lists){
for(String item:list){
newList.add(item);
}
}
那么使用jdk1.8提供的stream流，同时辅助of、collect和flatMap就可以直接进行转换：
List<String> fruitList = Arrays.asList("banana","orange","watermelon");
List<String> vegetableList = Arrays.asList("kale","leek","carrot");
List<String> transportList = Arrays.asList("car","bike","train");
//将多个元素合成一个复合类型集合，元素类型List<String>
List<List<String>> lists = Stream.of(fruitList,vegetableList,transportList).collect(Collectors.toList());
//将多个元素合成一个单一类型集合，元素类型String
List<String> flatMap = Stream.of(fruitList,vegetableList,transportList)
.flatMap(list ->list.stream())
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(flatMap);
5、sorted 排序
sorted方法用于对流进行排序。举个例子来说，下面的代码就是用于对字符串按照给定的规则进行排序并输出：
List<String> stringList = Arrays.asList("c","a","f","d","b","e");
stringList.stream().sorted((s1,s2) -> s1.compareTo(s2)).forEach(System.out::println);
再举个例子，对10个随机数进行排序并输出：
Random random = new Random();
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
6、distinct 去除重复
distinct方法用于去除流中重复的元素，缺点就是不能设置去重的条件。举个例子来说：
List<String> stringList = Arrays.asList("do","what","you","want","to","do","and","do","it");
stringList.stream().distinct().forEach(System.out::println);
7、of 生成Stream对象
of方法用于生成Stream对象，注意它是Stream对象的方法。举个例子来说：
Stream<Object> objectStream= Stream.of("do","what","you","want","to","do","and","do","it");
objectStream.forEach(System.out::println);
8、count 计算总数
count方法用于计算流中元素的总数。举个例子来说：
Stream<Object> objectStream = Stream.of("do","what","you","want","to","do","and","do","it");
long count = objectStream.count();
System.out.println(count);
9、min和max 最小/最大
min/max方法用于返回流中那个元素最小（最大）的，注意返回的是一个Optional对象。举个例子来说：
List<String> integerList = Arrays.asList("1","2","3","4","5","6","7");
Optional<String> optionalInteger = integerList.stream().max((a,b) -> a.compareTo(b));
String result = optionalInteger.get();
System.out.println(result); //结果为7
10、collect
collect方法的使用较为复杂，这里仅仅介绍一些常用的方法即可。collect方法可以将Stream转为Collection对象或者是Object类型的数组等，举个例子来说：
List<String> stringList= Arrays.asList("do","what","you","want","to","do","and","do","it");
//Stream转Collection
stringList.stream().collect(Collectors.toList());
//Stream转Object[]数组
Object[] objects = stringList.stream().toArray();
11、concat
concat方法用于合并流对象，注意这时Stream对象的方法。举个例子来说：
List<String> fruitList = Arrays.asList("banana","orange","watermelon");
List<String> vegetableList = Arrays.asList("kale","leek","carrot");
Stream<String> stringStream = Stream.concat(fruitList.stream(),vegetableList.stream());
stringStream.forEach(System.out::println);
12、skip和limit
通常大家都会将skip和limit放在一块进行学习和对比，那是因为两者具有类似的作用，都是对流进行裁剪的中间方法。
skip方法。先来看skip方法，顾名思义skip(n)用于跳过前面n个元素，然后再返回新的流，如图所示：
为了验证上面图片的作用，这里举一个例子来进行说明：
public static void skipTest(long n){
Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1,2,3,4,5,6);
integerStream.skip(n).forEach(System.out::println);
}
方法skip()中的参数n不同将会导致不同的结果，具体情况如下：
(1)、当n<0时，运行结果会抛出IllegalArgumentException异常；(2)、当n=0时，相当没有跳过任何元素，原封不动地截取流中的元素（这种通常没有意义，基本不会这样操作）；(3)、当0<n<length时，表示跳过n个元素后（不包括元素n），结果返回含有剩下的元素的流（使用频率较多）；(4)、当n>=length时，表示跳过所有元素，结果返回空流，你可以使用count方法来判断此时流中元素的总数必定为0。
limit方法。说完了skip()方法，接下来聊聊limit()方法。顾名思义这个就是限制流中的元素，即用于将前n个元素返回新的流，如图所示：
同样也通过举一个例子来进行说明：
public static void limitTest(long n){
Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1,2,3,4,5,6);
integerStream.limit(n).forEach(System.out::println);
}
方法limit()中的参数n不同将会导致不同的结果，具体情况如下：
(1)、当n<0时，运行结果会抛出IllegalArgumentException异常；(2)、当n=0时，相当不取元素，结果返回空流；(3)、当0<n<length时，表示取前n个元素，结果返回新的流（使用频率较多）；(4)、当n>=length时，表示取所有元素，结果返回流本身，你可以使用count方法来判断此时流中元素的总数必定为length。
区别：注意这里谈skip和limit方法的区别是局限于有限流。skip和limit方法都是对流进行截取操作，区别在于skip方法必须时刻监测流中元素的状态，才能判断是否需要丢弃，因此skip属于状态操作。而limit只关心截取的是否是其length，是就立马中断操作返回流，因此limit属于中断操作。
13、并行（parallel）执行
parallelStream是流并行处理程序的代替方法。举个例子来说，下面是使用 parallelStream并行流来输出空字符串的数量：
List<String> stringList= Arrays.asList("a","","b","","e","","c","","f");
//获取空字符串的数量
long count = stringList.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
System.out.println(count); // 4
14、anyMatch、allMatch和noneMatch
anyMatch方法用于判断流中是否存在满足特定条件的元素，返回类型是boolean类型。（只要有一个条件满足即返回true）
List<String> stringList = Arrays.asList("hello","the","fruit","name","is","banana");
Boolean result = stringList.parallelStream().anyMatch(item -> item.equals("name"));
System.out.println(result); // true
allMatch方法用于判断流中是否存在满足特定条件的元素，返回类型是boolean类型。（必须全部满足才会返回true）
List<String> stringList = Arrays.asList("hello","the","fruit","name","is","banana");
Boolean result = stringList.parallelStream().allMatch(item -> item.equals("name"));
System.out.println(result); // false
noneMatch方法用于判断流中是否存在满足特定条件的元素，返回类型是boolean类型。（全都不满足才会返回true）
List<String> stringList = Arrays.asList("hello","the","fruit","name","is","banana");
Boolean result = stringList.parallelStream().noneMatch(item -> item.equals("name"));
System.out.println(result); // false
上面这个例子就是因为有一个满足条件就返回了false。
15、reduce
reduce的意思是减少，而Stream中reduce方法就是用于实现这个目的，它根据一定的规则将Stream中的元素进行计算后返回一个唯一的值。举个例子来说：
Stream<String> stringStream = Stream.of("my","name","is","envy");
Optional<String> stringOptional = stringStream.reduce((before, after) -> before+"、"+after);
stringOptional.ifPresent(System.out::println); // my、name、is、envy
16、findFirst和findAny
findFirst方法用于返回list列表中第一个元素，注意如果元素不存在则抛异常。举个例子来说：
List<String> stringList = Arrays.asList("do","what","you","want","to","do","and","do","it");
Optional<String> result = stringList.parallelStream().findFirst();
System.out.println(result.get()); // do
注意若Optional为空，则get方法会抛出异常，但是你可以使用orElse(defaultVal)；或使用orElseGet(() -> {// doSomething; return defaultVal;});来返回默认值。举个例子来说：
List<String> stringList = Arrays.asList();
Optional<String> result = stringList.parallelStream().findFirst();
System.out.println(result.orElse("没有元素")); // 没有元素
List<String> stringList = Arrays.asList();
Optional<String> result = stringList.parallelStream().findFirst();
System.out.println(result.orElseGet(() ->{return "没有元素";})); // 没有元素
17、summaryStatistics统计
summaryStatistics方法用于产生统计结果的收集器，举个例子来说：
List<Integer> integerList = Arrays.asList(3,2,3,5,6,8,9);
IntSummaryStatistics result = integerList.stream().mapToInt((x)->x).summaryStatistics();
System.out.println("列表中最大的数："+result.getMax());
System.out.println("列表中最小的数："+result.getMin());
System.out.println("列表中所有数之和："+result.getSum());
System.out.println("列表中所有数的平均数："+result.getAverage());
System.out.println("列表中元素的个数："+result.getCount());
18、Joining集合元素的拼接
集合元素的拼接，其实就是指定分隔符将列表中的元素合并成一个字符串，注意joining方法是存在于Collectors中的。举个例子来说：
List<String> stringList = Arrays.asList("my","name","is");
System.out.println(stringList); // [my, name, is]
String result = stringList.stream().collect(Collectors.joining(","));
System.out.println(result); // my,name,is
String newString = Stream.of("I","come","from bei").collect(
Collectors.collectingAndThen(
Collectors.joining(","),x-> x+"jing"));
System.out.println(newString); // I,come,from beijing
19、Collectors之流转换成集合
Collectors类实现了很多归约操作，例如将流转换成集合和聚合元素等，Collectors 可用于返回列表或字符串。下面通过举一些经常会使用到的例子来进行说明：
先在外部新建一个Student实体类，后续会使用到：
public class Student {
private String name;
private Long score;
//getter/setter/toString/AllArgsConstructor
}
然后看下面的例子代码：
List<Integer> integerList = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
//流转列表
List<Integer> newList = integerList.stream().map(i -> i*10).collect(Collectors.toList());
System.out.println("新列表："+newList); //[10, 20, 30, 40, 50]
//流转集合
Set<Integer> integerSet = integerList.stream().map(i -> i*10).collect(Collectors.toSet());
System.out.println("新集合："+integerSet); //[50, 20, 40, 10, 30]
//流转映射
Map<String,String> stringStringMap = integerList.stream().map(i ->i*10).collect(
Collectors.toMap(key -> "key"+key/10,value -> "value:"+value)
);
System.out.println("新映射："+stringStringMap); //{key1=value:10, key2=value:20, key5=value:50, key3=value:30, key4=value:40}
//流转有序集合TreeSet
TreeSet<Integer> integerTreeSet = Stream.of(1,6,3,7,2).collect(Collectors.toCollection(TreeSet::new));
System.out.println("新有序集合："+integerTreeSet); //[1, 2, 3, 6, 7]
//自定义对象流
List<Student> studentList = Arrays.asList(
new Student("envy",100L),
new Student("movie",90L),
new Student("book",80L)
);
//获得对象
Map<String,Student> studentAndModelMap = studentList.stream().collect(Collectors.toMap(
Student::getName, Function.identity()
));
Student student = studentAndModelMap.get("envy");
System.out.println(student); //Student{name='envy', score=100}
//获得属性
Map<String,Long> studentAndStudentScoreMap = studentList.stream().collect(Collectors.toMap(
Student::getName, Student::getScore
));
Long score = studentAndStudentScoreMap.get("envy");
System.out.println(score); //100
20、Collectors之元素聚合
其实这个元素聚合归根结底还是Collectors类中的方，下面就来介绍聚合元素这个操作，Collectors 可用于返回列表或字符串。下面通过举一些经常会使用到的例子来进行说明：
//元素聚合
List<Integer> integerList = Arrays.asList(1,5,8,3,6,2,9,7,4);
//求最大值
Integer maxValue = integerList.stream().collect(
Collectors.collectingAndThen(
Collectors.maxBy((a,b) -> a-b), Optional::get
));
System.out.println(maxValue); // 9
//求最小值
Integer minValue = integerList.stream().collect(
Collectors.collectingAndThen(
Collectors.minBy((a,b) -> a-b), Optional::get
));
System.out.println(minValue); // 1
//求和
Integer sumValue = integerList.stream().collect(
Collectors.summingInt(item ->item)
);
System.out.println(sumValue); // 45
//平均值
Double avgValue = integerList.stream().collect(
Collectors.averagingDouble(x -> x)
);
System.out.println(avgValue); // 5.0
//集合转映射
String listToMap = Stream.of("my","name","is","envy").collect(
Collectors.mapping(
x->x.toUpperCase(),Collectors.joining(",")
)
);
System.out.println(listToMap); // MY,NAME,IS,ENVY
21、累计操作
reducing累计操作，也是Collectors类中的方法，用于进行元素的累计操作。先来看一个例子，用于计算出[2,3,5,6]这个列表中所有元素各加1之后的所有元素之和，很简单口算都可以知道答案是20。你可能有很多种想法，这里提供几种以供你参考：
//方法一，不使用stream
int[] ints = {2,3,5,6};
int resultSum =0;
for(int i:ints){
i++;
resultSum+=i;
}
System.out.println(resultSum); //20
//方法二，使用stream流的map+summingInt方法
List<Integer> integerList = Arrays.asList(2,3,5,6);
Integer integerOne = integerList.stream().map(i ->i+1).collect(
Collectors.summingInt(x ->x)
);
System.out.println(integerOne); //20
//方法三，使用stream流的reducing方法
Integer integerTwo = integerList.stream().collect(
Collectors.reducing(0,x->x+1,(sum,b) -> {
return sum+b;
})
);
System.out.println(integerTwo); //20
// reducing还可以用于更复杂的累计计算，不局限于加减乘除等操作
Integer integerThree = integerList.stream().collect(
Collectors.reducing(1,x->x+1,(result,b) -> {
return result*b;
})
);
System.out.println(integerThree); // 3*4*6*7=504
22、groupingBy 分组
groupingBy分组这个功能在实际开发中用的非常多，因此有必须要好好用一下，它也是存在于Collectors类中的。来看一下这个Collectors.groupingBy方法的源码，它有三个重载方法，这里就以只有一个参数的方法为例进行说明：
public static <T, K> Collector<T, ?, Map<K, List<T>>>
groupingBy(Function<? super T, ? extends K> classifier) {
return groupingBy(classifier, toList());
}
可以发现它的参数只有一个：Function<? super T, ? extends K> classifier，类型是Function类型也就是个函数，Function的返回值可以是要分组的条件，或者是要分组的字段。groupingBy方法的返回的结果是一个Map，其中key的数据类型为Function体中的计算类型（也就是参数类型），value是List
接下来通过一个例子来介绍如何使用它，这个例子也非常简单，给定[1,2,3,4,5,6,7,8,9]这个列表，如何将其按照奇数和偶数来划分为两组。用以往的知识你可能会这样操作：
List<Integer> oneList = new ArrayList<>(); //奇数列表
List<Integer> twoList = new ArrayList<>(); //偶数列表
for(Integer item:integerList){
if(item%2==0){
twoList.add(item);
}else {
oneList.add(item);
}
}
System.out.println(oneList); // [1, 3, 5, 7, 9]
System.out.println(twoList); // [2, 4, 6, 8]
但是如果你使用了stream那就变得简单多了：
//方法二，使用stream
Map<Boolean, List<Integer>> resultMap = integerList.stream().collect(
Collectors.groupingBy(item -> item%2 ==0)
);
System.out.println(resultMap); // {false=[1, 3, 5, 7, 9], true=[2, 4, 6, 8]}
Map<Boolean, List<Integer>> twoPartition = integerList.stream().collect(
Collectors.partitioningBy(item -> item%2 ==0)
);
System.out.println(twoPartition); //twoPartition就是将结果为为两组
//还可以自定义分组的条件
List<Student> studentList = Arrays.asList(
new Student("book",100L,1),
new Student("movie",90L,2),
new Student("fruit",80L,2),
new Student("vegetable",70L,4)
);
//根据某个字段进行分组
Map<Integer,List<Student>> studentMap = studentList.stream().collect(
Collectors.groupingBy(item ->item.getId())
);
System.out.println(studentMap);
//{1=[Student{name='book', score=100}], 2=[Student{name='movie', score=90}, Student{name='fruit', score=80}], 4=[Student{name='vegetable', score=70}]}
//还可以结合前面的统计结果处理器来对结果进行分析
Map<Integer, LongSummaryStatistics> summaryStatisticsMap = studentList.stream().collect(
Collectors.groupingBy(
Student::getId, Collectors.summarizingLong(Student::getScore)
)
);
LongSummaryStatistics statisticsOne = summaryStatisticsMap.get(1);
LongSummaryStatistics statisticsTwo = summaryStatisticsMap.get(2);
System.out.println(statisticsOne.getMax()); //100
System.out.println(statisticsOne.getMin()); //100
System.out.println(statisticsOne.getAverage()); //100.0
System.out.println(statisticsOne.getCount()); //1
System.out.println(statisticsOne.getSum()); //100.0
System.out.println("*********");
System.out.println(statisticsTwo.getMax()); //90
System.out.println(statisticsTwo.getMin()); //80
System.out.println(statisticsTwo.getAverage()); //85.0
System.out.println(statisticsTwo.getCount()); //2
System.out.println(statisticsTwo.getSum()); //170
}
上面基本上把日常开发过程中可能会遇到的场景都进行了介绍，但是我觉得这是做了第一步如何使用它，后续会出一些文章来好好研究里面的源码，同时会对上面的一些方法进行更深层次的研究和使用。
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