java8 Streams API 详解（上） -- 入门篇

用户3147702

发布于 2022-06-27 06:55:41

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1. 引言

多年前，我们在介绍 java8 新特性的时候，提到过作为 java8 一个亮点的新特性 -- streams api

但上文中只是简单介绍了 streams api 的基本用法，事实上，streams api 拥有十分强大的功能，能够大幅缩减编码量，有效提升编码效率与代码质量，达到事半功倍的效果。

本文我们就来详细介绍一下 streams api，来看看他究竟能做到多么强大

2. Streams API 面面观

2.1 Streams API 能做什么

Streams API 是对 java 中集合对象功能的增强，他可以让集合的操作变得更加便利、高效

他会自动通过并发执行的方式优化大批量数据集合的聚合操作，同时，结合另一个 java8 的新特性 -- Lambda 表达式，可以极大地提升编程效率，增加代码可读性

基于 jvm 底层的硬件优化，streams api 可以十分方便的利用多核性能，达到并发编程的效果，传统的并发编程往往因为其复杂性十分容易出错，但使用 streams api 则无需担心这个问题

2.2 Stream 是什么

stream 顾名思义，就是“流”，这个名字突出了集合对象流式处理的含义

说到“流式处理”，读者朋友们肯定并不陌生，在 java 中，迭代器就是一种通用的流式处理手段，stream 可以看成是迭代器的高级版本，他不保存数据，他只负责执行预定的算法和计算过程，因此 stream 很像是迭代器的函数式编程版本

和迭代器一样，stream 也是对集合单向遍历一次，并且不可以回头往复，但不同的是，stream 支持了这个过程的自动并发执行，并且将遍历过程变得更加简洁易读

2.3 Stream 的构成

一个流的使用通常包括三个基本步骤：

获取数据源
数据转换 -- Intermediate
执行操作 -- Terminal

其中，数据转换操作是以数据源为输入，进行一些操作后返回一个新的流进行接下来操作，数据转换操作可以多次进行，从而让整个流变成一个流管道：

最终，一个流只能有一个 terminal 执行操作，作为流的终结，他生成一个结果或一个 side effect

事实上，真正触发流的遍历操作的就是 terminal 操作的执行

除此以外，如果流的输入是一个无限大的集合，那么还必须具有 short-circuiting 操作，他有两个作用：

对于一个 intermediate 操作，如果它接受的是一个无限大（infinite/unbounded）的 Stream，但返回一个有限的新 Stream
对于一个 terminal 操作，如果它接受的是一个无限大的 Stream，但能在有限的时间计算出结果

2.4 流能做什么

知道了 Streams Api 的构成，你可能会很好奇，Streams 究竟可以做到哪些实用的事情呢？对我们的编程又有多大的帮助呢？

下面来看一个小例子，假设我们有一个学生集合，需要对这个集合中分数大于 80 的对象按照他们的 score 进行排序，并且返回由这些对象的 id 组成的 List<Long> 类型集合，我们应该怎么做呢？

2.4.1 java7 版本

    private static List<Long> sortStudents(List<Student> students) {
        List<Student> studentsOverThreshold = new ArrayList<>();
        for (Student student: students) {
            if (student.getScore() >= THRESHOLD) {
                studentsOverThreshold.add(student);
            }
        }
        Collections.sort(studentsOverThreshold, new Comparator<Student>() {
            @Override
            public int compare(Student student1, Student student2) {
                return student2.getScore().compareTo(student1.getScore());
            }
        });
        List<Long> idResultList = new ArrayList<>();
        for (Student student : studentsOverThreshold) {
            idResultList.add(student.getId());
        }
        return idResultList;
    }

虽然整个流程中规中矩，但从可读性上来说并不是十分的一目了然

2.4.2 Streams API 版本

下面，我们使用 Streams API 来优化上面的代码，整个流程就会显得简单了很多：

    private static List<Long> sortStudents(List<Student> students) {
        return students.stream()
                .filter(t -> t.getScore() >= THRESHOLD)
                .sorted(Comparator.comparingLong(Student::getScore).reversed())
                .map(Student::getId)
                .collect(Collectors.toList());
    }