Java JVM（九）：JDK8的集合流式操作

一. 基本概念

二. 串行流和並行流

三. 中間操作和最終操作

一. 基本概念

1.1 爲什麼加入集合的流式操作

JDK8 的Stream 是一個受到函數式編程和多核時代影響而產生的東西。很多時候我們需要到底層返回數據，上層再對數據進行遍歷，進行一些數據統計，但是之前的Java API 中很少有這種方法，這就需要我們自己來 Iterator 來遍歷，如果JDK 能夠爲我們提供一些這種方法，並且能夠爲我們優化就好了。

所以JDK8加入了 java.util.stream包，實現了集合的流式操作，流式操作包括集合的過濾，排序，映射等功能。根據流的操作性，又可以分爲串行流和並行流。根據操作返回的結果不同，流式操作又分爲中間操作和最終操作。大大方便了我們對於集合的操作。

最終操作：返回一特定類型的結果。
中間操作：返回流本身。

1.2 什麼是流

Stream 不是集合元素，也不是數據結構，它相當於一個高級版本的 Iterator，不可以重複遍歷裏面的數據，像水一樣，流過了就一去不復返。它和普通的 Iterator 不同的是，它可以並行遍歷，普通的 Iterator 只能是串行，在一個線程中執行。

二. 串行流和並行流：

串行流操作在一個線程中依次完成。並行流在多個線程中完成，主要利用了 JDK7 的 Fork/Join 框架來拆分任務和加速處理。相比串行流，並行流可以很大程度提高程序的效率。

三. 中間操作和最終操作

中間操作：

filter()：對元素進行過濾
sorted()：對元素排序
map()：元素映射
distinct()：去除重複的元素

最終操作：

forEach()：遍歷每個元素。
reduce()：把Stream 元素組合起來。例如，字符串拼接，數值的 sum，min，max ，average 都是特殊的 reduce。
collect()：返回一個新的集合。
min()：找到最小值。
max()：找到最大值。

3.1 filter() 對元素進行過濾

Demo（有一鏈表，{1,2,3,4,5}，把偶數過濾掉）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		for(int i = 1 ; i <= 5; ++i){
			list.add(i);
		}
		list.stream().filter(param -> (int)param % 2 == 1)
					.forEach(System.out::println);
	}
}

輸出：

1
3
5

3.2 sorted() 對元素進行排序

Demo（有一鏈表，{2,3,1,5,4}，從小到大排序）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(1);
		list.add(5);
		list.add(4);
		list.stream().sorted().forEach(System.out::println);
	}
}

輸出：

Ps1：此時爲升序，那麼有時候我們可能會需要到降序，此時做法可以如下：

流除了提供默認的升序 sorted() 方法，也提供了：

Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator);

那麼，自定義比較函數即可，如下代碼：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(1);
		list.add(5);
		list.add(4);
//		list.stream().sorted().forEach(System.out::println);
		list.stream().sorted( (param1,param2) -> ((int)param1 < (int)param2 ? 1 : -1 ) )
				.forEach(System.out::println);
	}
}

輸出爲：

3.3 map() 元素映射

也就是說，原來的鏈表的每個元素可以按照規則變成相應的元素。

Demo（鏈表 (1,0)，變成 true，false）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(0);
		list.stream().map( param -> (int)param == 1 ? true:false )
				.forEach(System.out::println);
	}
}

輸出：

true
false

3.4 distinct() 去除重複元素

Demo：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(1);
		list.add(0);
		list.stream().distinct().forEach(System.out::println);
	}
}

3.5 reduce() ：把Stream 元素組合起來。

Demo（從1加到5）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(4);
		list.add(5);
		System.out.println(
				list.stream().reduce((param1,param2) ->(int)param1 + (int)param2 ).get());
	}
}

注意，reduce() 返回一個 Optional 類型的對象，可以通過 get() 方法獲得值。

3.6 collect() ：返回一個新的集合

Demo（先把 list 集合的奇數去掉，然後把剩下的偶數返回到 _list 集合中）：

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(4);
		list.add(5);
		
		List _list = (List) list.stream().filter((param) -> (int)param % 2 == 0)
						.collect(Collectors.toList());
		_list.forEach(System.out::println);
	}
}

輸出：

2
4

3.7 min()，max() 找到最大值最小值

public class Test {
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		List list = new ArrayList();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		list.add(4);
		list.add(5);
		
		System.out.println(list.stream().min(
				(param1,param2) -> (int)param1 > (int)param2 ? 1:-1 ).get());
		System.out.println(list.stream().max(
				(param1,param2) -> (int)param1 > (int)param2 ? 1:-1 ).get());
	}
}

注意， min()，max() 方法也是返回 Optional 對象，可以通過 get() 方法返回值。

總結：

1. 流式操作的引入：提高執行效率（並行），方便編碼（有很多API 可用），提高可讀性。
2. 流的分類：可以分爲串行流和並行流；對於操作：可以分爲中間操作和最終操作
3. 流API：
中間操作：

filter()：對元素進行過濾；

sorted()：對元素排序；

map()：元素映射；

distinct()：去除重複的元素。

最終操作：

forEach()：遍歷每個元素；

reduce()：把Stream 元素組合起來。例如，字符串拼接，數值的 sum，min，max ，average 都是特殊的 reduce。

collect()：返回一個新的集合。

min()：找到最小值。

max()：找到最大值。

Ps1：除了上面介紹的方法，還有如下方法：

Intermediate：

map (mapToInt, flatMap 等)、 filter、 distinct、 sorted、 peek、 limit、 skip、 parallel、 sequential、 unordered

Terminal：

forEach、 forEachOrdered、 toArray、 reduce、 collect、 min、 max、 count、 anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny、 iterator

Short-circuiting：

anyMatch、 allMatch、 noneMatch、 findFirst、 findAny、 limit

Ps2：在JDK 8 中的 Comparator 接口中，既有 equals 方法，也有 compare 方法，爲什麼還可以聲明爲函數式接口？有哪位大神指導麻煩告知一下。

參考：

1. Java 8 新特性概述：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-jdk8newfeature/index.html

2. Java 8 中的Stream API 詳解：https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-java8streamapi/

Sauron1

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