Stream

传统集合的多步遍历代码
几乎所有的集合（如 Collection 接口或 Map 接口等）都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，除了必需的添加、删除、获取外，最典型的就是集合遍历。例如：

public class Demo01ForEach {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("张无忌");list.add("周芷若");list.add("赵敏");list.add("张强");list.add("张三丰");for (String name : list) {System.out.println(name);}}
}

这是一段非常简单的集合遍历操作：对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。
循环遍历的弊端
Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么（What），而不是怎么做（How），这点此前已经结合内部类进行了对比说明。现在，我们仔细体会一下上例代码，可以发现：

for循环的语法就是“怎么做”
for循环的循环体才是“做什么”
为什么使用循环？因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗？遍历是指每一个元素逐一进行处理，而并不是从第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的，后者是方式。
试想一下，如果希望对集合中的元素进行筛选过滤：

将集合A根据条件一过滤为子集B；
然后再根据条件二过滤为子集C。

public class Demo02NormalFilter {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("张无忌");list.add("周芷若");list.add("赵敏");list.add("张强");list.add("张三丰");List<String> zhangList = new ArrayList<>();for (String name : list) {if (name.startsWith("张")) {zhangList.add(name);}}List<String> shortList = new ArrayList<>();for (String name : zhangList) {if (name.length() == 3) {shortList.add(name);}}for (String name : shortList) {System.out.println(name);}}
}

这段代码中含有三个循环，每一个作用不同：
2. 首先筛选所有姓张的人；
3. 然后筛选名字有三个字的人；
4. 最后进行对结果进行打印输出。

每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候，总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么？不是。循环是做事情的方式，而不是目的。另一方面，使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历，只能再使用另一个循环从头开始。
那，Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢？
Stream的更优写法
下面来看一下借助Java 8的Stream API，什么才叫优雅：

public class Demo03StreamFilter {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("张无忌");list.add("周芷若");list.add("赵敏");list.add("张强");list.add("张三丰");list.stream().filter(s -> s.startsWith("张")).filter(s -> s.length() == 3).forEach(System.out::println);}
}

直接阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。代码中并没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历，我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。

流式思想概述

注意：请暂时忘记对传统IO流的固有印象！整体来看，流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。
当需要对多个元素进行操作（特别是多步操作）的时候，考虑到性能及便利性，我们应该首先拼好一个“模型”步骤方案，然后再按照方案去执行它。

这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作，这是一种集合元素的处理方案，而方案就是一种“函数模型”。图中的每一个方框都是一个“流”，调用指定的方法，可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字3是最终结果。
这里的 filter 、 map 、 skip 都是在对函数模型进行操作，集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法 count 执行的时候，整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于Lambda的延迟执行特性。
备注：“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型，它并不是集合，也不是数据结构，其本身并不存储任何元素（或其地址值）。

获取流方式

java.util.stream.Stream 是Java 8新加入的最常用的流接口。（这并不是一个函数式接口。）
获取一个流非常简单，有以下几种常用的方式：
所有的 Collection 集合都可以通过 stream 默认方法获取流； Stream 接口的静态方法 of 可以获取数组对应的流。

方式1 : 根据Collection获取流
首先， java.util.Collection 接口中加入了default方法 stream 用来获取流，所以其所有实现类均可获取流。

import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;public class Demo04GetStream {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();// ...Stream<String> stream1 = list.stream();Set<String> set = new HashSet<>();// ...Stream<String> stream2 = set.stream();Vector<String> vector = new Vector<>();// ...Stream<String> stream3 = vector.stream();  }}

方式2 : 根据Map获取流
java.util.Map 接口不是 Collection 的子接口，且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征，所以获取对应的流需要分key、value或entry等情况

public class Demo05GetStream {public static void main(String[] args) {Map<String, String> map = new HashMap<>();// ...Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();Stream<String> valueStream = map.values().stream();Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();}
}

方式3 : 根据数组获取流

如果使用的不是集合或映射而是数组，由于数组对象不可能添加默认方法，所以 Stream 接口中提供了静态方法 of ，使用很简单：

public class Demo06GetStream {public static void main(String[] args) {String[] array = {"张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元"};Stream<String> stream = Stream.of(array);}
}

备注： of 方法的参数其实是一个可变参数，所以支持数组。

常用方法

流模型的操作很丰富，这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种：

终结方法：返回值类型不再是 Stream 接口自身类型的方法，因此不再支持类似 StringBuilder 那样的链式调用。本小节中，终结方法包括 count 和 forEach 方法。
非终结方法：返回值类型仍然是 Stream 接口自身类型的方法，因此支持链式调用。（除了终结方法外，其余方法均为非终结方法。）

函数拼接与终结方法

在上述介绍的各种方法中，凡是返回值仍然为 Stream 接口的为函数拼接方法，它们支持链式调用；而返回值不再为 Stream 接口的为终结方法，不再支持链式调用。如下表所示：

方法名	方法作用	方法种类	是否支持链式调用
count	统计个数	终结	否
forEach	逐一处理	终结	否
ﬁlter	过滤	函数拼接	是
limit	取用前几个	函数拼接	是
skip	跳过前几个	函数拼接	是
map	映射	函数拼接	是
concat	组合	函数拼接	是

forEach : 逐一处理

虽然方法名字叫 forEach ，但是与for循环中的“for-each”昵称不同，该方法并不保证元素的逐一消费动作在流中是被有序执行的。

void forEach(Consumer<? super T> action);

该方法接收一个 Consumer 接口函数，会将每一个流元素交给该函数进行处理。例如：

public class Demo12StreamForEach {public static void main(String[] args) {Stream<String> stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");stream.forEach(s -> System.out.println(s));}
}

count：统计个数

正如旧集合 Collection 当中的 size 方法一样，流提供 count 方法来数一数其中的元素个数：

long count();

该方法返回一个long值代表元素个数（不再像旧集合那样是int值）。基本使用：

public class Demo09StreamCount {public static void main(String[] args) {Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));System.out.println(result.count()); // 2  }
}

ﬁlter：过滤

可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。方法声明：

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

该接口接收一个 Predicate 函数式接口参数（可以是一个Lambda或方法引用）作为筛选条件。
基本使用

public class Demo07StreamFilter {public static void main(String[] args) {Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));}
}

Stream流中的 filter 方法基本使用的代码如：
在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件：必须姓张。

limit：取用前几个

limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。方法签名：

Stream<T> limit(long maxSize);

参数是一个long型，如果集合当前长度大于参数则进行截取；否则不进行操作。基本使用

public class Demo10StreamLimit {public static void main(String[] args) {Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");Stream<String> result = original.limit(2);System.out.println(result.count()); // 2  }
}

skip 跳过前几个

如果希望跳过前几个元素，可以使用 skip 方法获取一个截取之后的新流：

Stream<T> skip(long n);

如果流的当前长度大于n，则跳过前n个；否则将会得到一个长度为0的空流。基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo11StreamSkip {public static void main(String[] args) {Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");Stream<String> result = original.skip(2);System.out.println(result.count()); // 1}
}

map 映射

如果需要将流中的元素映射到另一个流中，可以使用 map 方法。方法签名：

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

该接口需要一个 Function 函数式接口参数，可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型的流。

基本使用
Stream流中的 map 方法基本使用的代码如：

public class Demo08StreamMap {public static void main(String[] args) {Stream<String> original = Stream.of("10", "12", "18");Stream<Integer> result = original.map(s -> Integer.parseInt(s));}
}

这段代码中， map 方法的参数通过方法引用，将字符串类型转换成为了int类型（并自动装箱为 Integer 类对象）。

concat: 组合

如果有两个流，希望合并成为一个流，那么可以使用 Stream 接口的静态方法 concat ：

static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)

备注：这是一个静态方法，与 java.lang.String 当中的 concat 方法是不同的。
该方法的基本使用代码如：

public class Demo12StreamConcat {public static void main(String[] args) {Stream<String> streamA = Stream.of("张无忌");Stream<String> streamB = Stream.of("张翠山");Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);}
}

Steam 综合案例

现在有两个 ArrayList 集合存储队伍当中的多个成员姓名，要求使用传统的for循环（或增强for循环）依次进行以下若干操作步骤：

第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
第一个队伍筛选之后只要前3个人；
第二个队伍只要姓张的成员姓名；
第二个队伍筛选之后不要前2个人；
将两个队伍合并为一个队伍；
根据姓名创建 Person 对象；
打印整个队伍的Person对象信息。
两个队伍（集合）的代码如下：

public class DemoArrayListNames {public static void main(String[] args) {List<String> one = new ArrayList<>();one.add("迪丽热巴");one.add("宋远桥");one.add("苏星河");one.add("老子");one.add("庄子");one.add("孙子");one.add("洪七公");List<String> two = new ArrayList<>();two.add("古力娜扎");two.add("张无忌");two.add("张三丰");two.add("赵丽颖");two.add("张二狗");two.add("张天爱");two.add("张三");        // ....  }
}

而 Person 类的代码为：

public class Person {private String name;public Person() {}public Person(String name) {this.name = name;}@OverridepublicString toString() {return "Person{name='" + name + "'}";}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

传统方式
使用for循环 , 示例代码:

public class DemoArrayListNames {public static void main(String[] args) {List<String> one = new ArrayList<>();// ...List<String> two = new ArrayList<>();// ...
// 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；List<String> oneA = new ArrayList<>();for (String name : one) {if (name.length() == 3) {oneA.add(name);}}
// 第一个队伍筛选之后只要前3个人；List<String> oneB = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 3; i++) {oneB.add(oneA.get(i));}
// 第二个队伍只要姓张的成员姓名；List<String> twoA = new ArrayList<>();for (String name : two) {if (name.startsWith("张")) {twoA.add(name);}}
// 第二个队伍筛选之后不要前2个人；List<String> twoB = new ArrayList<>();for (int i = 2; i < twoA.size(); i++) {twoB.add(twoA.get(i));}
// 将两个队伍合并为一个队伍；List<String> totalNames = new ArrayList<>();totalNames.addAll(oneB);totalNames.addAll(twoB);
// 根据姓名创建Person对象；List<Person> totalPersonList = new ArrayList<>();for (String name : totalNames) {totalPersonList.add(new Person(name));}
// 打印整个队伍的Person对象信息。for (Person person : totalPersonList) {System.out.println(person);}}
}

运行结果为：

Person{name='宋远桥'}
Person{name='苏星河'}
Person{name='洪七公'}
Person{name='张二狗'}
Person{name='张天爱'}
Person{name='张三'}

Stream方式
等效的Stream流式处理代码为：

public class DemoStreamNames {public static void main(String[] args) {List<String> one = new ArrayList<>();// ...List<String> two = new ArrayList<>();// ...
// 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
// 第一个队伍筛选之后只要前3个人；Stream<String> streamOne = one.stream().filter(s -> s.length() == 3).limit(3);
// 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
// 第二个队伍筛选之后不要前2个人；Stream<String> streamTwo = two.stream().filter(s -> s.startsWith("张")).skip(2);
// 将两个队伍合并为一个队伍；
// 根据姓名创建Person对象；
// 打印整个队伍的Person对象信息。Stream.concat(streamOne, streamTwo).map(s -> new Person(s)).forEach(s > System.out.println(s));}
}

运行效果完全一样：

Person{name='宋远桥'}
Person{name='苏星河'}
Person{name='洪七公'}
Person{name='张二狗'}
Person{name='张天爱'}
Person{name='张三'}

收集Steam结果

对流操作完成之后，如果需要将其结果进行收集，例如获取对应的集合、数组等，如何操作？

收集到集合中

Stream流提供 collect 方法，其参数需要一个 java.util.stream.Collector<T,A, R> 接口对象来指定收集到哪种集合中。幸运的是， java.util.stream.Collectors 类提供一些方法，可以作为 Collector 接口的实例：

public static Collector<T, ?, List> toList() ：转换为 List 集合。
public static Collector<T, ?, Set> toSet() ：转换为 Set 集合。
下面是这两个方法的基本使用代码：

import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;public class Demo15StreamCollect {public static void main(String[] args) {Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50");List<String> list = stream.collect(Collectors.toList());Set<String> set = stream.collect(Collectors.toSet());}
}

收集到数组中

Stream提供 toArray 方法来将结果放到一个数组中，由于泛型擦除的原因，返回值类型是Object[]的：

Object[] toArray();

其使用场景如：

public class Demo16StreamArray {public static void main(String[] args) {Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50");Object[] objArray = stream.toArray();}
}

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