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Java8 Stream API入门到实践

写在前面

Java8 中的两大重要改进之一是 Lambda 表达式，另一个则是 Stream API (java.util.stream.*)。Stream API 是 Java8 中处理集合数据的核心抽象概念，它允许我们通过声明性方式对数据源（如集合、数组等）进行操作，支持复杂的筛选、映射和查找等操作。Stream API 的设计理念类似于 SQL 中的查询，能够高效地处理数据，并支持并行执行。

Stream 的定义

Stream 是 Java8 中的核心抽象概念，它定义了一种数据流，用于对数据源（集合、数组等）生成元素的流式操作。Stream 本身不存储数据，它只是对数据源的操作产生一种间接的表示。Stream 的特点包括：

Stream 操作的三个步骤

Stream 操作通常分为三个步骤：

如何创建 Stream

Java8 提供了多种方式创建 Stream：

1. 获取 Stream

集合接口提供了两个方法获取 Stream：

• stream()：返回一个顺序流。
• parallelStream()：返回一个并行流。

2. 由数组创建 Stream

Java8 的 Arrays.stream() 方法可以将数组转换为 Stream：

int[] array = {1, 2, 3};
Stream
   
     stream = Arrays.stream(array);
   

3. 由值创建 Stream

使用 Stream.of() 方法创建 Stream：

Stream
   
     stream = Stream.of(1, 2, 3);
   

4. 由函数创建 Stream

使用 Stream.iterate() 和 Stream.generate() 创建无限 Stream：

Stream
   
     iterateStream = Stream.iterate(0L, Long::increment);
Stream
    
      generateStream = Stream.generate(() -> Math.random());
    
   

Stream 的中间操作

Stream 的中间操作可以分为以下几类：

1. 筛选与切片

• filter(Predicate<?>)：过滤数据。
• limit(int max size)：限制数据量。
• skip(int count)：跳过数据。

2. 映射

• map(Function<?,?>)：将 Stream 中的元素映射到另一个 Stream。
• mapToObj(Function<?, Object>)：将元素映射为对象。
• mapToInt(Function<?, Integer>)：将元素映射为整数。

3. 排序

• sorted()：按顺序排序。
• sorted(Comparator<?>)：根据自定义比较器排序。

Stream 的终止操作

终止操作将 Stream 转换为非 Stream 的结果类型，常见的终止操作包括：

1. 查找与匹配

• findFirst()：返回第一个元素。
• findAny()：返回任意一个元素。
• allMatch(Predicate<?>)：判断所有元素是否满足条件。

2. 规约

• reduce(Object)：将 Stream 累加为一个对象。
• reduce(BinaryOperator<Object>)：根据自定义操作进行规约。

3. 收集

• collect(Collectors.toList())：收集为 List。
• collect(Collectors.toSet())：收集为 Set。
• collect(Collectors.toMap(K, V, Collector.Characteristics.UNORDERED))：收集为 Map。

并行流与串行流

Stream API 提供了并行流和串行流的切换：

• parallel()：将 Stream 转换为并行流。
• sequential()：保持串行执行。

并行流的优势在于可以将任务拆分到多个线程处理，从而提高性能。默认情况下，Stream 是串行执行的。

Fork/Join 框架

Fork/Join 框架是 Java 并行执行的基础，用于将大任务拆分为多个小任务进行处理，然后将结果合并。其核心特点是“工作窃取”模式：

• 当一个线程提交新的任务时，它会将任务拆分为更小的子任务，并将子任务加入队列。
• 线程会从其他线程的队列中“窃取”一个任务执行。

相比传统线程池，Fork/Join 框架的优势在于减少了线程等待时间，提高了性能。

写在最后

通过对 Stream API 的学习，我们可以更高效地处理数据操作。如果你觉得文章对你有帮助，请关注 「冰河技术」 微信公众号，获取更多 Java8 新特性的学习资源。

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