Java 8 引入了一個(gè)新的抽象概念，叫做流（Stream）。流可以讓你以一種聲明式的方式處理數(shù)據(jù)，類似于 SQL 語句。流不僅可以操作集合，還可以操作數(shù)組、文件、生成器等數(shù)據(jù)源。流還支持并行處理，可以充分利用多核 CPU 的性能。
本文將介紹 Java 8 流式編程的基本概念和常用方法，幫助你掌握流式編程的精髓。
什么是流？
流（Stream）是一個(gè)來自數(shù)據(jù)源的元素序列，并支持聚合操作。流有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
- 流不存儲(chǔ)元素，而是按需計(jì)算。
- 流的操作不會(huì)改變源數(shù)據(jù)，而是返回一個(gè)新的流。
- 流的操作是延遲執(zhí)行的，只有當(dāng)需要結(jié)果時(shí)才會(huì)執(zhí)行。
- 流支持內(nèi)部迭代，無需顯示地遍歷元素。
- 流支持串行和并行兩種模式。
如何創(chuàng)建流？
創(chuàng)建流的方式有很多，常見的有以下幾種：
- 從集合或數(shù)組創(chuàng)建流。例如，
Listlist = Arrays.asList("a", "b", "c"); Stream stream = list.stream(); - 從 Stream 類的靜態(tài)方法創(chuàng)建流。例如，
Streamstream = Stream.of("a", "b", "c"); - 從文件或 I/O 通道創(chuàng)建流。例如，
Streamstream = Files.lines(Paths.get("data.txt")); - 從 Random 或其他生成器創(chuàng)建流。例如，
Streamstream = Stream.generate(() -> new Random().nextInt(100)); - 從其他類型的流創(chuàng)建流。例如，
IntStream intStream = stream.mapToInt(String::length);
如何操作流？
流提供了很多有用的方法來對元素進(jìn)行操作，這些方法可以分為兩類：中間操作（Intermediate Operation）和終端操作（Terminal Operation）。
中間操作會(huì)返回一個(gè)新的流，可以鏈?zhǔn)秸{(diào)用多個(gè)中間操作。中間操作是惰性的，只有當(dāng)遇到終端操作時(shí)才會(huì)執(zhí)行。
終端操作會(huì)產(chǎn)生一個(gè)結(jié)果或副作用，比如計(jì)算平均值、求和、打印輸出等。終端操作會(huì)消耗掉流，執(zhí)行完終端操作后，流就不能再使用了。
下面介紹一些常用的中間操作和終端操作。
中間操作
- filter：根據(jù)條件過濾元素。例如，
stream.filter(s -> s.length() > 3)表示只保留長度大于3的字符串。 - map：對每個(gè)元素進(jìn)行映射，生成一個(gè)新的元素。例如，
stream.map(String::toUpperCase)表示把每個(gè)字符串轉(zhuǎn)換成大寫。 - flatMap：對每個(gè)元素進(jìn)行映射，生成一個(gè)新的流，并把所有的流合并成一個(gè)流。例如，
stream.flatMap(s -> Arrays.stream(s.split("")))表示把每個(gè)字符串拆分成字符，并合并成一個(gè)字符流。 - distinct：去除重復(fù)的元素。例如，
stream.distinct()表示去除重復(fù)的字符串。 - sorted：對元素進(jìn)行排序。例如，
stream.sorted()表示按照自然順序排序，stream.sorted(Comparator.comparing(String::length))表示按照長度排序。 - limit：截取前n個(gè)元素。例如，
stream.limit(10)表示只保留前10個(gè)元素。 - skip：跳過前n個(gè)元素。例如，
stream.skip(10)表示跳過前10個(gè)元素。
終端操作
- forEach：對每個(gè)元素執(zhí)行一個(gè)操作。例如，
stream.forEach(System.out::println)表示打印每個(gè)元素。 - count：返回元素的個(gè)數(shù)。例如，
stream.count()表示返回流中元素的個(gè)數(shù)。 - collect：將流轉(zhuǎn)換成其他形式。例如，
stream.collect(Collectors.toList())表示將流轉(zhuǎn)換成列表，stream.collect(Collectors.joining(","))表示將流中的字符串用逗號(hào)連接起來。 - reduce：對流中的元素進(jìn)行歸約操作，生成一個(gè)值。例如，
stream.reduce((s1, s2) -> s1 + s2)表示將流中的字符串拼接起來，stream.reduce(0, (n1, n2) -> n1 + n2)表示將流中的整數(shù)求和。 - min：返回最小的元素。例如，
stream.min(Comparator.comparing(String::length))表示返回長度最短的字符串。 - max：返回最大的元素。例如，
stream.max(Comparator.comparing(String::length))表示返回長度最長的字符串。 - anyMatch：判斷是否有任意一個(gè)元素滿足條件。例如，
stream.anyMatch(s -> s.startsWith("a"))表示判斷是否有以a開頭的字符串。 - allMatch：判斷是否所有的元素都滿足條件。例如，
stream.allMatch(s -> s.length() > 3)表示判斷是否所有的字符串長度都大于3。 - noneMatch：判斷是否沒有任何一個(gè)元素滿足條件。例如，
stream.noneMatch(s -> s.contains("z"))表示判斷是否沒有包含z的字符串。
如何使用并行流？
并行流是指可以利用多核 CPU 并行處理的流。并行流可以提高性能，但也有一些注意事項(xiàng)：
- 并行流不一定比串行流快，因?yàn)椴⑿辛餍枰~外的線程切換和數(shù)據(jù)同步開銷。
- 并行流不一定能保證順序性，因?yàn)槎鄠€(gè)線程同時(shí)處理元素可能會(huì)導(dǎo)致亂序。
- 并行流不適合有狀態(tài)的操作，因?yàn)槎鄠€(gè)線程同時(shí)操作共享狀態(tài)可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。
要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)并行流，有以下幾種方式：
- 調(diào)用 parallelStream() 方法。例如，
list.parallelStream()表示從列表創(chuàng)建一個(gè)并行流。 - 調(diào)用 parallel() 方法。例如，
stream.parallel()表示把一個(gè)串行流轉(zhuǎn)換成并行流。 - 使用 StreamSupport 類。例如，
StreamSupport.stream(iterable.spliterator(), true)表示從可迭代對象創(chuàng)建一個(gè)并行流。
要把一個(gè)并行流轉(zhuǎn)換成串行流，可以調(diào)用 sequential() 方法。例如，stream.sequential()表示把一個(gè)并行流轉(zhuǎn)換成串行流。
總結(jié)
本文介紹了 Java 8 流式編程的基本概念和常用方法，希望能幫助你理解和使用流式編程，讓你的代碼更優(yōu)雅、更高效、更簡潔。
