Java 8 Stream API詳解

一、概述

Stream是Java 8引入的一種新型的數據處理方式，它可以用來快速、輕便、並行的處理數據，常常用於對集合(Collection)和數組(Array)進行操作。Stream最大的優點是可以把數據操作所需要的代碼封裝到一個操作鏈中，讓代碼更加簡潔易懂。

在Java中，集合(Collection)和數組(Array)是處理數據最常見的方式，通過Stream的引入，可以更加方便地對集合和數組進行操作，進而提升Java編程的效率。

二、創建Stream

為了創建一個Stream，可以從多個數據源中創建，例如從Collection集合、數組、I/O channel讀取等。

1、從集合(Collection)中創建

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4);
Stream<Integer> stream1 = list.stream();

以上代碼中，list集合通過stream()方法生成一個Stream。

2、從數組(Array)中創建

int[] arr = {1, 2, 3, 4};
IntStream stream2 = Arrays.stream(arr);

以上代碼中，數組arr通過Arrays的靜態方法stream()生成一個IntStream。

3、通過Stream的靜態方法創建

Stream<Integer> stream3 = Stream.of(1, 2, 3, 4);
IntStream stream4 = IntStream.range(0, 10);

以上代碼中，Stream.of()方法可以用來創建具有任意數量的元素的Stream，而IntStream.range()方法是創建一個連續的IntStream。

三、中間操作

Stream API提供了許多中間操作，可以讓我們鏈式操作，從而更好的處理數據。

1、過濾(filter)

過濾(Stream的一種常見操作)可以用於過濾掉Stream中不需要的元素。在以下代碼示例中，過濾掉集合(list)中的偶數。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4);
Stream<Integer> stream = list.stream().filter(x -> x % 2 == 0);

2、映射(map)

映射(Stream的另一種常見操作)可以將Stream中一個元素類型轉換成另一個元素類型。

在以下代碼示例中，將一個String類型的List集合中的所有元素轉換成大寫字母形式，並生成一個新的Stream。

List<String> list = Arrays.asList("apple", "orange", "banana");
Stream<String> stream1 = list.stream().map(String::toUpperCase);

3、扁平化(flatMap)

對於包含嵌套集合或數組的情況，可以使用扁平化，將嵌套集合或數組中的元素解除嵌套成一個單獨的集合。在以下代碼示例中，將一個包含嵌套集合的集合中的元素進行扁平化。

List<List<Integer>> list = Arrays.asList(Arrays.asList(1, 2), Arrays.asList(3, 4));
Stream<Integer> stream = list.stream().flatMap(Collection::stream);

四、結束操作

Stream的結束操作一般都會返回一個結果或者 void (不會返回任何東西)。

1、計數(count)

計數是Stream的一個結束方法，它返回Stream中元素的數量。在以下代碼示例中，Stream中元素的數量。

List<String> list = Arrays.asList("apple", "orange", "banana");
long count = list.stream().count();

2、排序(sorted)

排序方法可以對Stream中的元素進行排序，通常用於對集合中的元素進行排序。例子中對List集合進行排序。

List<String> list = Arrays.asList("apple", "orange", "banana");
List<String> sortedList = list.stream().sorted().collect(Collectors.toList());

3、收集(collect)

收集是Stream操作中最為複雜和靈活的一個方法之一，可以將Stream轉化成其他形式，比如List、Set、Map、數組等。在以下代碼示例中，將Stream轉換成一個List集合。

List<String> list = Arrays.asList("apple", "orange", "banana");
List<String> collectedList = list.stream().collect(Collectors.toList());

五、並行處理

Stream的並行處理可以利用多個CPU來加速處理。在處理大數據集合的時候，使用並行操作可以大大提升處理速度。在以下代碼示例中，對一個List集合進行並行計算其元素的總和。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
int sum = list.parallelStream().mapToInt(Integer::intValue).sum();

六、總結

Stream的引入不僅提高了Java編程效率，而且大大減少了代碼量和維護成本。通過Stream的鏈式操作可以創建複雜的數據流管道，讓數據處理變得更加簡單易懂。同時也可以利用Stream進行並行處理，提高數據處理效率。