Java开发技巧——流式编程StreamAPI

1.什么是StreamAPI

和上次文章中介绍的Lamda表达式一样，StreamAPI是Java8中添加的一个新特性，可以使我们以声明的方式非常快速的操作集合，省去非常多的无用代码，现在让我们来举个例子！

目前有一个字符串数组，记录了小组内所有人的英文名，我们需要先将字母“B”开头的名字筛选出来，全部转换为小写，清切去重复后输出！

我们先使用for循环方式实现：

public class StreamAPI {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        List<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("Aaron");
        names.add("Abel");
        names.add("Bruce");
        names.add("Bruce");
        names.add("Brent");
        names.add("Caleb");
        List<String> newStr = new ArrayList<>();
        for(String name : names) {
    
    
            name = name.toLowerCase();
            if(name.startsWith("b") && !newStr.contains(name))
            {
    
    
               newStr.add(name);
               System.out.println(name);
            }
        }
    }
}

再使用StreamAPI方式实现：

public class StreamAPI {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        List<String> names = new ArrayList<>();
        names.add("Aaron");
        names.add("Abel");
        names.add("Bruce");
        names.add("Bruce");
        names.add("Brent");
        names.add("Caleb");
        names.stream()
                .map(String::toLowerCase)
                .filter(n -> n.startsWith("b"))
                .distinct()
                .forEach(System.out::println);
    }
}

输出结果相同：

可以看到，这两种方式均可以完成相同功能，但是StreamAPI可以极大地减少无用代码，且不会被一些逻辑绕晕，可以说是学了之后可以提高开发效率！

2.StreamAPI的详细介绍

还是基于刚才的源码：

List<String> names = new ArrayList<>();
    names.add("Aaron");
    names.add("Abel");
    names.add("Bruce");
    names.add("Bruce");
    names.add("Brent");
    names.add("Caleb");

forEach遍历：

• 描述：遍历Stream中的所有元素
• 注意：此操作会结束链式编程（返回值为空）

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

或：

names.stream()
      	.forEach(n -> System.out.println(n));

既可以使用Lamda表达式形式，其中参数为流中的每个元素.也可以使用函数引用形式调用静态方法！

filter过滤：

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• 描述：对Stream中的每一项元素进行判断，留下符合条件的元素，排除不符合条件的元素，即可以使用Ladma表达式，也可以使用函数引用方式

filter过滤实现了此接口

 Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

用法示例：

 names.stream()
        .filter((n) -> n.startsWith("B"))//保留以B开头的字符串
        .forEach(n -> System.out.println(n));

同时此处可以显示实现接口，这样可以保留并多次使用，并且可以调用更高级的功能！

比如：

• predicate.negate() 将不符合条件的元素留下，符合条件的元素删除
• predicate.and（predicate2）判断是否同时符合多种条件，符合全部则保留
• predicate.or（predicate2）判断是否同时符合多种条件，符合其一则保留

    Predicate<String> p1 = n -> n.startsWith("B");
        Predicate<String> p2 = n -> n.length()==5;
        names.stream()
                .filter(p1.negate().and(p2))//同时符合“不以B开头”，“长度为5”两个条件的字符串才保留
                .forEach(n -> System.out.println(n));

map，flatMap数据转换

• 描述：将Stream中的元素进行逐一处理或转换，转换后既可以是原类型，也可以是不同类型。

names.stream()
            .map(n -> n.length())//取出每一个字符串的长度
            .forEach(n -> System.out.println(n));//此时输出的不再是字符串，而是长度

除了转换为其他类型，也可以转换为原类型

  names.stream()
            .map(n -> n.toLowerCase())//将每一个元素转换为小写
            .forEach(n -> System.out.println(n));//此时输出的依然是字符串

此时我们，在进行一个操作，将这些人的名字字母后逐个输出：

 names.stream()
                .map(n -> n.split(""))
                .forEach(n -> System.out.println(n));

结果：

我们现在想的到的是所有人名字的逐个字母，但是目前却将每个元素都转换为了字符数组，其实可以通过嵌套StreamAPI的方式来输出，但是，有没有一种方法一次性输出呢？

• flatMap描述：将StreamAPI中的每个元素（Stream中包含Stream）

所以上文中，我们可以直接将数组再次转换为Stream，并且合并到原Stream中，这样可以就做到更多操作！

 names.stream()
            .flatMap(n -> Arrays.stream(n.split("")))
            .forEach(n -> System.out.println(n));

Limit/Skip截取，Distinct去重读，Sorted排序

• 特点：上述操作统一称为：有状态操作，即操作过程需要和其它数据进行比较才可以得出结果，而之前所演示的命令均为无状态，也就是在执行的过程中仅考虑当前元素的操作即可！

names.stream()
        .flatMap(n -> Arrays.stream(n.split("")))
        .distinct() //将上次测试结果进行去重复
        .sorted()   //将去重复后的结果排序
        .skip(0)    //从第0个元素开始截取（跳过前0个元素）
        .limit(5)	//截取5个元素
        .forEach(n -> System.out.println(n));

结果：

parallel并行操作

我们之前所有的操作都是StreamAPI的串行操作，操作时StreamAPI会对其中每一个元素都进行顺序逐一处理，如果数据过多，会处理缓慢并阻塞线程，那么有没有办法一键进行多线程处理呢？

我们在之前案例的基础上让程序输出执行当前操作的线程：

names.stream()
        .flatMap(n ->
        {
    
    
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            return Arrays.stream(n.split(""));
        })
        .forEach(n -> System.out.println(n));

可以看到目前是主线程按顺序进行数据处理！

• parallel描述：可以让StreamAPI自动启动多个线程处理数据

names.stream()
        .parallel()//启动多线程处理数据
        .flatMap(n ->
        {
    
    
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            return Arrays.stream(n.split(""));
        })
        .forEach(n -> System.out.println(n));

可以看到，StreamAPI自定启动了多条线程来帮助我们处理数据，但是也导致一个问题，由于每个线程处理速度不一样，所以输出结果也从原来的顺序输出变为混乱输出，所以Stream的parallel方法启动多线程处理有好处同样也有坏处，好处是可以帮我们节省很多无用代码比如线程创建的代码，坏处是也可能造成数据混乱等多线程中会出现的问题，请大家注意！

注意：有状态操作绝对不可以使用多线程操作！
多线程状态下会因为数据操作不统一的问题造成数据混乱，而有状态操作则需要和其他元素进行比较才可以得出结果，所以不能再多线程状态下使用有状态命令，极有可能出错！

   names.stream()
                .parallel()
                .flatMap(n ->
                {
    
    
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                    return Arrays.stream(n.split(""));
                })
                .sorted()
                .forEach(n -> System.out.println(n));

结果发现排序指令并没有生效~

总结：StreamAPI可以极大地省去无用代码，加快我们的开发进度，提升我们的心情，并且我上方举的例子都是基础操作，而StreamAPI功能非常强大，可以对很多集合进行操作，被操作的集合也不仅仅只有字符串集合，所以，这是一个非常强大的开发技巧，希望大家掌握！