Java基础之Stream流原理与用法详解

1. 什么是Stream流？

Stream流是Java 8中引入的一种新的API，它允许我们在集合上进行的函数式操作。它使我们能够以声明式方式处理集合中的元素，而不是直接以循环形式迭代它们。在Java 8之前，Collections类提供了大量用于操作集合的方法。但是，为了使用这些方法，你必须在代码中写出来循环，这增加了代码中的错误可能性。Stream流则可以使我们省略掉这种循环。利用Stream流，我们可以在集合中执行过滤、映射、缩减等一系列操作，而不用写复杂的循环。

2. Stream流的特点

Stream流有以下几个特点：

• Stream流本质上是一个序列，可以按需计算。
• Stream流不会修改原始数据源，它会创建一份新的数据源来存储结果。
• Stream流可以是无限的，也可以是有限的。
• Stream流可以通过过滤、映射、缩减、排序等操作进行处理。

3. Stream流用法详解

下面我们将逐个解释Stream流中最常见的方法。

3.1 创建一个Stream流

Stream流可以通过两种方式进行创建：

3.1.1 通过集合创建Stream

你可以通过集合的stream()方法获取一个Stream流，该方法返回一个流类型的对象。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = list.stream();
或
Stream<Integer> stream = Arrays.stream(new Integer[]{1, 2, 3, 4, 5});

3.1.2 通过Stream.of()方法创建Stream

你可以通过Stream类的of()方法，将元素转化为Stream流。

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);

3.2 中间操作

在使用Stream流时，可以通过多种中间操作对集合元素进行处理和转换。

3.2.1 filter()方法

filter()方法用于对Stream流中的元素进行过滤。该方法接收一个Lambda表达式，该表达式的计算结果必须是一个boolean类型的值（true或者false）。如果表达式返回true，则元素会被保留在Stream流中；如果返回false，则元素会被过滤掉。

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);
stream.filter(num -> num % 2 == 0)
      .forEach(System.out::println);

上述代码将筛选出Stream中的偶数，输出结果为：

2
4

3.2.2 map()方法

map()方法用于将Stream流中的元素按照指定的方式进行转换，该方法接收一个Lambda表达式，它将?入的元素转化为另?一个元素，输出这个结果。

Stream<String> stream = Stream.of("hello world", "good morning", "hi");
stream.map(value -> value.toUpperCase())
      .forEach(System.out::println);

上述代码将Stream中的每个字符串元素转换为大写形式，输出结果为：

HELLO WORLD
GOOD MORNING
HI

3.2.3 limit()方法

limit()方法用于截取Stream流中的前n个元素。n的值由你指定。例如：

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);
stream.limit(3)
      .forEach(System.out::println);

输出结果：

1
2
3

3.2.4 sorted()方法

sorted()方法用于对Stream流中的元素进行排序。当然，排序的时候需要指定排序规则，你可以在方法中传递一个Comparator对象或者使用自然排序（自然排序是指比较元素是否实现了Comparable接口，如果实现了就进行比较）。

Stream<Integer> stream = Stream.of(3, 1, 4, 2, 5);
stream.sorted()
      .forEach(System.out::println);
或
Stream<String> stream = Stream.of("c", "a", "b", "d");
stream.sorted((a, b) -> a.compareTo(b))
      .forEach(System.out::println);

输出结果：

1
2
3
4
5

a
b
c
d

3.2.5 distinct()方法

distinct()方法用于去重Stream流中的元素。该方法将重复的元素去掉，只留下不同的元素。去重的规则是使用元素的equals()方法进行比较。

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 2, 4, 5, 4, 6);
stream.distinct()
      .forEach(System.out::println);

输出结果：

1
2
3
4
5
6

3.2.6 peek()方法

peek()方法用于Stream流操作时调试，它可以在Stream流每个元素执行完操作后，在不修改流中元素的情况下输出某些信息。peek()方法的主要目的是用来调试，在开发时排查问题。

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3);
stream.peek(System.out::println)
      .forEach(System.out::println);

输出结果：

1
1
2
2
3
3

3.3 终止操作

在Stream流的处理完成后，需要执行终止操作才能将Stream流处理完成，终止操作将最终的结果输出到目标中。

3.3.1 forEach()方法

forEach()方法用于对Stream流的每个元素进行执行操作，通常和中间操作配合使用，可以完成一些任务。

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);
stream.filter(num -> num % 2 == 0)
      .forEach(System.out::println);

上述代码将筛选出Stream中的偶数，并将筛选结果输出，输出结果为：

2
4

3.3.2 count()方法

count()方法用于对Stream流中的元素数进行统计。该方法返回一个long类型的值，表示Stream流中元素的个数。

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);
long count = stream.count();
System.out.println(count);

输出结果：

5

好了，以上就是Stream流的详细用法介绍，如果你还想深入了解Stream流的其他用法，可以查阅Java 8官方文档。

4. 示例说明

下面我们通过两个示例来详细说明Stream流的使用。

4.1 Stream流用于对List进行筛选

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List<Integer> result = list.stream()
                            .filter(num -> num % 2 == 0)
                            .collect(Collectors.toList());
System.out.println(result);

上述代码将筛选出list中的偶数元素，并将结果输出，输出结果为：

[2, 4]

4.2 Stream流用于对Map进行筛选

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("a", 1);
map.put("b", 2);
map.put("c", 3);
map.put("d", 4);
map.put("e", 5);

Map<String, Integer> result = map.entrySet().stream()
                                    .filter(entry -> entry.getValue() % 2 == 0)
                                    .collect(Collectors.toMap(Map.Entry::getKey, Map.Entry::getValue));
System.out.println(result);

上述代码将筛选出map中的值为偶数的key-value键值对，并将结果输出，输出结果为：

{b=2, d=4}

以上就是两个Stream流的使用实例，可以根据具体业务需求来选择不同的Stream流操作方式。