Java 中的 Stream API 深入解析

简介

Java 8 引入的 Stream API 是对集合操作的一次重大革新。它提供了一种函数式编程风格来处理集合数据，使得代码更加简洁、高效且易于理解。Stream API 允许我们以声明式的方式对集合进行过滤、映射、归约等操作，而不必编写冗长的循环结构。

基础概念

Stream 是 Java 8 中引入的一个接口，它代表了一组支持顺序和并行聚合操作的元素序列。Stream 本身并不存储数据，它的数据来源可以是集合、数组等。Stream 操作可以分为中间操作和终端操作： - 中间操作：返回一个新的 Stream，例如 filter、map 等。中间操作可以进行链式调用。 - 终端操作：执行 Stream 操作序列，并返回一个结果或副作用，例如 forEach、collect 等。一旦执行终端操作，Stream 就会被消耗，不能再被使用。

使用方法

创建 Stream

从集合创建 ```java import java.util.Arrays; import java.util.List; import java.util.stream.Stream;

public class StreamExample { public static void main(String[] args) { List numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); Stream streamFromList = numbers.stream(); Stream parallelStreamFromList = numbers.parallelStream(); } } 2. **从数组创建**java int[] array = {1, 2, 3, 4, 5}; IntStream streamFromArray = Arrays.stream(array); ```

中间操作

过滤（filter）：根据条件过滤元素 java List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); Stream<Integer> filteredStream = numbers.stream() .filter(number -> number % 2 == 0);
映射（map）：将一个元素转换为另一个元素 java List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry"); Stream<Integer> lengthStream = words.stream() .map(String::length);
排序（sorted）：对元素进行排序 java List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 3, 1, 4, 2); Stream<Integer> sortedStream = numbers.stream() .sorted();

终端操作

遍历（forEach）：对 Stream 中的每个元素执行操作 java List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); numbers.stream() .forEach(System.out::println);
收集（collect）：将 Stream 中的元素收集到一个集合中 java List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); List<Integer> evenNumbers = numbers.stream() .filter(number -> number % 2 == 0) .collect(Collectors.toList());
归约（reduce）：将 Stream 中的元素归约为一个值 java List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); int sum = numbers.stream() .reduce(0, Integer::sum);

常见实践

过滤数据

假设我们有一个用户列表，需要过滤出年龄大于 30 岁的用户。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class User {
    private String name;
    private int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

public class FilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<User> users = new ArrayList<>();
        users.add(new User("Alice", 25));
        users.add(new User("Bob", 35));
        users.add(new User("Charlie", 40));

        List<User> filteredUsers = users.stream()
              .filter(user -> user.getAge() > 30)
              .collect(Collectors.toList());
    }
}

映射数据

将一个字符串列表中的每个字符串转换为大写形式。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class MapExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
        List<String> upperCaseWords = words.stream()
              .map(String::toUpperCase)
              .collect(Collectors.toList());
    }
}

数据归约

计算一个整数列表的乘积。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class ReduceExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
        int product = numbers.stream()
              .reduce(1, (a, b) -> a * b);
    }
}

最佳实践

性能优化

使用并行流：对于大数据集，并行流可以利用多核处理器提高处理速度。但要注意并行流的使用场景，避免在一些数据量小或存在复杂依赖关系的情况下使用。 java List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); int sum = numbers.parallelStream() .reduce(0, Integer::sum);
避免不必要的中间操作：减少链式调用中的中间操作数量，以免影响性能。

代码可读性优化

使用方法引用：方法引用可以使代码更加简洁和易读。 java List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry"); Stream<Integer> lengthStream = words.stream() .map(String::length);
合理拆分 Stream 操作：对于复杂的 Stream 操作，可以将其拆分为多个简单的操作，提高代码的可读性和可维护性。

小结

Java 的 Stream API 为集合操作带来了极大的便利，通过函数式编程风格，我们可以更简洁、高效地处理数据。理解 Stream 的基础概念、掌握创建 Stream、中间操作和终端操作的方法，以及遵循最佳实践原则，能够帮助我们编写出高质量的 Java 代码。