深入探討Stream流

一、Stream簡介

Stream是Java 8中提供的一種新的流式處理方法，它使得代碼更簡潔、易懂。它的主要作用是對數據集合進行一些列的操作，這些操作包括過濾、排序、映射、聚合等。

Stream並非數據結構，它不會改變原有的數據結構，僅是對其進行一系列的操作。另外，Stream的相關操作均支持鏈式操作，可以對多個操作進行組合。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = list.stream()
            .filter(x -> x > 2)
            .mapToInt(Integer::intValue)
            .sum();

二、Stream的操作分類

Stream的操作可以分為兩類：中間操作和終止操作。

中間操作是指不執行任何操作時，Stream不會進行任何處理。中間操作可以對原有的Stream進行轉換，例如去重、排序、過濾、映射等。中間操作都是惰性求值的，僅在需要時才會執行。

終止操作是指當執行某個終止操作時，Stream會執行中間操作，並且產生最終的結果。例如average、count、forEach、max、min、reduce、sum等。終止操作是及早求值的，一旦執行終止操作，Stream會立即執行中間操作，並計算出最終結果。

三、Stream的中間操作

1、過濾（filter）

過濾是Stream中最基本的操作之一，它可以通過lambda表達式對原有的Stream進行過濾。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List<Integer> newList = list.stream()
                              .filter(x -> x <= 3)
                              .collect(Collectors.toList());
//輸出結果：[1, 2, 3]

2、映射（map）

映射是Stream中對元素進行轉換的操作，它將一個Stream中的所有元素映射成另外一個Stream。例如對於一個Stream<String>，可以將其轉換成Stream<Integer>。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
List<Integer> newList = list.stream()
                              .map(x -> x * x)
                              .collect(Collectors.toList());
//輸出結果：[1, 4, 9]

3、拓展映射（flatMap）

flatMap與map類似，它也是對元素進行轉換，不同的是，flatMap可以轉換成多個元素，而非單個元素。

List<Integer> list1 = Arrays.asList(1, 2);
List<Integer> list2 = Arrays.asList(3, 4);
List<Integer> list3 = Arrays.asList(5, 6);

List<List<Integer>> lists = Arrays.asList(list1, list2, list3);
List<Integer> newList = lists.stream()
                              .flatMap(x -> x.stream())
                              .collect(Collectors.toList());
//輸出結果：[1, 2, 3, 4, 5, 6]

4、去重（distinct）

去重是指刪除Stream中重複的元素。

List<Integer> list = Arrays.asList(2, 4, 2, 5, 4, 7);
List<Integer> newList = list.stream()
                              .distinct()
                              .collect(Collectors.toList());
//輸出結果：[2, 4, 5, 7]

5、截取（limit、skip）

limit是指從Stream中截取指定的元素，skip是指跳過指定數量的元素。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List<Integer> newList = list.stream()
                              .skip(2)  //跳過前2個元素
                              .limit(2)  //截取前2個元素
                              .collect(Collectors.toList());
//輸出結果：[3, 4]

6、排序（sorted）

排序是指對Stream中的元素進行排序。

List<Integer> list = Arrays.asList(5, 3, 1, 4, 2);
List<Integer> newList = list.stream()
                              .sorted()
                              .collect(Collectors.toList());
//輸出結果：[1, 2, 3, 4, 5]

四、Stream的終止操作

1、計數（count）

計數是指統計Stream中元素的個數。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
long count = list.stream()
                 .count();
//輸出結果：5

2、求和（sum）

求和是指對Stream中的元素進行求和操作。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = list.stream()
             .mapToInt(Integer::intValue)
             .sum();
//輸出結果：15

3、平均數（average）

平均數是指對Stream中的元素進行求平均值操作。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
double average = list.stream()
                     .mapToInt(Integer::intValue)
                     .average()
                     .getAsDouble();
//輸出結果：3.0

4、最大值（max）

最大值是指對Stream中的元素進行求最大值操作。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int max = list.stream()
              .mapToInt(Integer::intValue)
              .max()
              .getAsInt();
//輸出結果：5

5、最小值（min）

最小值是指對Stream中的元素進行求最小值操作。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int min = list.stream()
              .mapToInt(Integer::intValue)
              .min()
              .getAsInt();
//輸出結果：1

6、輸出結果（forEach）

輸出結果是指對Stream中的每個元素執行特定的操作。例如將結果輸出到控制台。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
list.stream()
    .forEach(System.out::println);
//輸出結果：1 2 3 4 5

五、總結

Stream是Java 8中新增的強大工具，它可以使得代碼變得更加簡潔、易維護。Stream可以對集合進行一系列的操作，例如過濾、映射、排序、聚合等，其中各種操作都支持鏈式操作，可以非常方便的進行組合。

總之，學習Stream可以幫助我們寫出更加高效、簡潔、易維護的Java代碼。