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Java 8 流式編程：讓你的代碼更優(yōu)雅

美少女上梁山 2023-06-21 13:43:20 瀏覽數(shù) (1844)
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Java 8 引入了一個新的抽象概念，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。流有以下幾個特點：

  • 流不存儲元素，而是按需計算。
  • 流的操作不會改變源數(shù)據(jù)，而是返回一個新的流。
  • 流的操作是延遲執(zhí)行的，只有當(dāng)需要結(jié)果時才會執(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，List list = Arrays.asList("a", "b", "c"); Stream stream = list.stream();
  • 從 Stream 類的靜態(tài)方法創(chuàng)建流。例如，Stream stream = Stream.of("a", "b", "c");
  • 從文件或 I/O 通道創(chuàng)建流。例如，Stream stream = Files.lines(Paths.get("data.txt"));
  • 從 Random 或其他生成器創(chuàng)建流。例如，Stream stream = 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）。

中間操作會返回一個新的流，可以鏈?zhǔn)秸{(diào)用多個中間操作。中間操作是惰性的，只有當(dāng)遇到終端操作時才會執(zhí)行。

終端操作會產(chǎn)生一個結(jié)果或副作用，比如計算平均值、求和、打印輸出等。終端操作會消耗掉流，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：對每個元素進行映射，生成一個新的元素。例如，stream.map(String::toUpperCase)表示把每個字符串轉(zhuǎn)換成大寫。
  • flatMap：對每個元素進行映射，生成一個新的流，并把所有的流合并成一個流。例如，stream.flatMap(s -> Arrays.stream(s.split("")))表示把每個字符串拆分成字符，并合并成一個字符流。
  • 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個元素。例如，stream.limit(10)表示只保留前10個元素。
  • skip：跳過前n個元素。例如，stream.skip(10)表示跳過前10個元素。

終端操作

  • forEach：對每個元素執(zhí)行一個操作。例如，stream.forEach(System.out::println)表示打印每個元素。
  • count：返回元素的個數(shù)。例如，stream.count()表示返回流中元素的個數(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連接起來。
  • reduce：對流中的元素進行歸約操作，生成一個值。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：

  • 并行流不一定比串行流快，因為并行流需要額外的線程切換和數(shù)據(jù)同步開銷。
  • 并行流不一定能保證順序性，因為多個線程同時處理元素可能會導(dǎo)致亂序。
  • 并行流不適合有狀態(tài)的操作，因為多個線程同時操作共享狀態(tài)可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致。

要創(chuàng)建一個并行流，有以下幾種方式：

  • 調(diào)用 parallelStream() 方法。例如，list.parallelStream()表示從列表創(chuàng)建一個并行流。
  • 調(diào)用 parallel() 方法。例如，stream.parallel()表示把一個串行流轉(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)建一個并行流。

要把一個并行流轉(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。

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