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day13【Stream流、方法引用】
第一章 Stream流
说到Stream便容易想到I/O Stream,而实际上,谁规定“流”就一定是“IO流”呢?在Java 8中,得益于Lambda所带来的函数式编程,引入了一个全新的Stream概念,用于解决已有集合类库既有的弊端。
传统集合的多步遍历代码
几乎所有的集合(如Collection接口或Map接口等)都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元素进行操作的时候,除了必需的添加、删除、获取外,最典型的就是集合遍历。例如:
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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
​
public class Demo01ForEach {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张无忌");
        list.add("周芷若");
        list.add("赵敏");
        list.add("张强");
        list.add("张三丰");
        for (String name : list) {
            System.out.println(name);
        }
    }  
}
这是一段非常简单的集合遍历操作:对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。
Stream的更优写法
下面来看一下借助Java 8的Stream API,什么才叫优雅:
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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
​
public class Demo03StreamFilter {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("张无忌");
        list.add("周芷若");
        list.add("赵敏");
        list.add("张强");
        list.add("张三丰");
​
        list.stream()
            .filter(s -> s.startsWith("张"))
            .filter(s -> s.length() == 3)
            .forEach(System.out::println);
    }
}
1.2 流式思想概述
注意:请暂时忘记对传统IO流的固有印象!
整体来看,流式思想类似于工厂车间的生产流水线”。
当需要对多个元素进行操作(特别是多步操作)的时候,考虑到性能及便利性,我们应该首先拼好一个“模型”步骤方案,然后再按照方案去执行它。
这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作,这是一种集合元素的处理方案,而方案就是一种“函数模型”。图中的每一个方框都是一个“流”,调用指定的方法,可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字3是最终结果。
这里的filter、map、skip都是在对函数模型进行操作,集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法count执行的时候,整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于Lambda的延迟执行特性。
备注:“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型,它并不是集合,也不是数据结构,其本身并不存储任何元素(或其地址值)。
Stream(流)是一个来自数据源的元素队列
数据源 流的来源。 可以是集合,数组 等。
和以前的Collection操作不同, Stream操作还有两个基础的特征:
Pipelining: 中间操作都会返回流对象本身。 这样多个操作可以串联成一个管道, 如同流式风格(fluent style)。 这样做可以对操作进行优化, 比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。
内部迭代 以前对集合遍历都是通过Iterator或者增强for的方式, 显式的在集合外部进行迭代, 这叫做外部迭代。 Stream提供了内部迭代的方式,流可以直接调用遍历方法。
当使用一个流的时候,通常包括三个基本步骤:获取一个数据源(source)→ 数据转换→执行操作获取想要的结果,每次转换原有 Stream 对象不改变,返回一个新的 Stream 对象(可以有多次转换),这就允许对其操作可以像链条一样排列,变成一个管道。
1.3 获取流
java.util.stream.Stream<T>Java 8新加入的最常用的流接口。(这并不是一个函数式接口。)
获取一个流非常简单,有以下几种常用的方式:
所有的Collection集合都可以通过stream默认方法获取流;
Stream接口的静态方法of可以获取数组对应的流。
根据Collection获取流
首先,java.util.Collection接口中加入了default方法stream用来获取流,所以其所有实现类均可获取流。
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import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;
​
public class Demo04GetStream {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        // ...
        Stream<String> stream1 = list.stream();
​
        Set<String> set = new HashSet<>();
        // ...
        Stream<String> stream2 = set.stream();
​
        Vector<String> vector = new Vector<>();
        // ...
        Stream<String> stream3 = vector.stream();
    }
}
根据Map获取流
java.util.Map接口不是Collection的子接口,且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征,所以获取对应的流需要分key、value或entry等情况:
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import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;
​
public class Demo05GetStream {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        // ...
        Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
        Stream<String> valueStream = map.values().stream();
        Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
    }
}
根据数组获取流
如果使用的不是集合或映射而是数组,由于数组对象不可能添加默认方法,所以Stream接口中提供了静态方法of,使用很简单:

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import java.util.stream.Stream;
​
public class Demo06GetStream {
    public static void main(String[] args) {
        String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
        Stream<String> stream = Stream.of(array);
    }
}
1.4 常用方法
流模型的操作很丰富,这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种:
延迟方法:返回值类型仍然是Stream接口自身类型的方法,因此支持链式调用。(除了终结方法外,其余方法均为延迟方法。)
终结方法:返回值类型不再是Stream接口自身类型的方法,因此不再支持类似StringBuilder那样的链式调用。本小节中,终结方法包括count和forEach方法。
备注:本小节之外的更多方法,请自行参考API文档。
逐一处理:forEach

void forEach(Consumer<? super T> action);
过滤:filter
Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
映射:map

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);
统计个数:count
正如旧集合Collection当中的size方法一样,流提供count方法来数一数其中的元素个数:
long count();
该方法返回一个long值代表元素个数(不再像旧集合那样是int值)。基本使用:

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import java.util.stream.Stream;
​
public class Demo09StreamCount {
    public static void main(String[] args) {
        Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
        Stream<String> result = original.filter(s -> s.startsWith("张"));
        System.out.println(result.count()); // 2
    }
}
取用前几个:limit

Stream<T> limit(long maxSize);
跳过前几个:skip

Stream<T> skip(long n);
组合:concat
如果有两个流,希望合并成为一个流,那么可以使用Stream接口的静态方法concat:

static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)
1.5 练习:集合元素处理(传统方式)题目
现在有两个ArrayList集合存储队伍当中的多个成员姓名,要求使用传统的for循环(或增强for循环)依次进行以下若干操作步骤:
1. 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名;存储到一个新集合中。
2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人;存储到一个新集合中。
3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名;存储到一个新集合中。
4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人;存储到一个新集合中。
5. 将两个队伍合并为一个队伍;存储到一个新集合中。
6. 根据姓名创建Person对象;存储到一个新集合中。
7. 打印整个队伍的Person对象信息。
解答
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/*
    练习:集合元素处理(Stream方式)
    将上一题当中的传统for循环写法更换为Stream流式处理方式。
    两个集合的初始内容不变,Person类的定义也不变。
 */

 

package com.itheima.demo03.Stream;

public class Person {
    private String name;

    public Person() {
    }

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

 

-------------------------------------------------

 


public class Demo02StreamTest {
    public static void main(String[] args) {
        //第一支队伍
        ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
        one.add("迪丽热巴");
        one.add("宋远桥");
        one.add("苏星河");
        one.add("石破天");
        one.add("石中玉");
        one.add("老子");
        one.add("庄子");
        one.add("洪七公");
        //1. 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名;存储到一个新集合中。
        //2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人;存储到一个新集合中。
        Stream<String> oneStream = one.stream().filter(name -> name.length() == 3).limit(3);

        //第二支队伍
        ArrayList<String> two = new ArrayList<>();
        two.add("古力娜扎");
        two.add("张无忌");
        two.add("赵丽颖");
        two.add("张三丰");
        two.add("尼古拉斯赵四");
        two.add("张天爱");
        two.add("张二狗");
        //3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名;存储到一个新集合中。
        //4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人;存储到一个新集合中。
        Stream<String> twoStream = two.stream().filter(name -> name.startsWith("张")).skip(2);

        //5. 将两个队伍合并为一个队伍;存储到一个新集合中。
        //6. 根据姓名创建Person对象;存储到一个新集合中。
        //7. 打印整个队伍的Person对象信息。
        Stream.concat(oneStream,twoStream).map(name->new Person(name)).forEach(p-> System.out.println(p));
    }
}

 

 

 


Person{name='宋远桥'}
Person{name='苏星河'}
Person{name='石破天'}
Person{name='张天爱'}
Person{name='张二狗'}
第二章 方法引用2.4 方法引用符
双冒号::为引用运算符,而它所在的表达式被称为方法引用。如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中,那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。
方法引用能简化以下场景: (方法名后不要写小括号)                场景                                                格式                          简化之前的Lambda                        方法引用简化后        1. 通过对象名引用成员方法     对象名::成员方法名   ()->person.eat()          person::eat        2. 通过类名引用静态方法       类名::静态方法名     i -> Math.abs(i)          Math::abs        3. 通过super引用父类成员方法  super::父类方法名   ()->super.eat();          super::eat        4. 通过this引用本类成员方法   this::本类方法名    ()->this.eat();           this::eat        5. 引用某个类的构造方法       类名::new          name->new Person(name)    Person::new        6. 引用创建数组的方法         数据类型[]::new    length->new int[length];  int[]::new2.6 通过类名称引用静态方法
由于在java.lang.Math类中已经存在了静态方法abs,所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时,有两种写法。首先是函数式接口:

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@FunctionalInterface
public interface Calcable {
    int calc(int num);
}

第一种写法是使用Lambda表达式:


public class Demo05Lambda {
    private static void method(int num, Calcable lambda) {
        System.out.println(lambda.calc(num));
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        method(-10, n -> Math.abs(n));
    }
}
但是使用方法引用的更好写法是:
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public class Demo06MethodRef {
    private static void method(int num, Calcable lambda) {
        System.out.println(lambda.calc(num));
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        method(-10, Math::abs);
    }

2.7 通过super引用成员方法
如果存在继承关系,当Lambda中需要出现super调用时,也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口:

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@FunctionalInterface
public interface Greetable {
    void greet();
}
然后是父类Human的内容:

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public class Human {
    public void sayHello() {
        System.out.println("Hello!");
    }
}
最后是子类Man的内容,其中使用了Lambda的写法:

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public class Man extends Human {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("大家好,我是Man!");
    }
​
    //定义方法method,参数传递Greetable接口
    public void method(Greetable g){
        g.greet();
    }
​
    public void show(){
        //调用method方法,使用Lambda表达式
        method(()->{
            //创建Human对象,调用sayHello方法
            new Human().sayHello();
        });
        //简化Lambda
        method(()->new Human().sayHello());
        //使用super关键字代替父类对象
        method(()->super.sayHello());
    }
}
但是如果使用方法引用来调用父类中的sayHello方法会更好,例如另一个子类Woman:

[Java] 纯文本查看 复制代码
public class Man extends Human {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("大家好,我是Man!");
    }
​
    //定义方法method,参数传递Greetable接口
    public void method(Greetable g){
        g.greet();
    }
​
    public void show(){
        method(super::sayHello);
    }
}
2.9 类的构造器引用
由于构造器的名称与类名完全一样,并不固定。所以构造器引用使用类名称::new的格式表示。首先是一个简单的Person类:

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public class Person {
    private String name;
​
    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }
​
    public String getName() {
        return name;
    }
​
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
然后是用来创建Person对象的函数式接口:

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public interface PersonBuilder {
    Person buildPerson(String name);
}
要使用这个函数式接口,可以通过Lambda表达式:

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public class Demo09Lambda {
    public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
        System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        printName("赵丽颖", name -> new Person(name));
    }
}
但是通过构造器引用,有更好的写法:

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public class Demo10ConstructorRef {
    public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
        System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        printName("赵丽颖", Person::new);
    }
}
2.10 数组的构造器引用
数组也是Object的子类对象,所以同样具有构造器,只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时,需要一个函数式接口:
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@FunctionalInterface
public interface ArrayBuilder {
    int[] buildArray(int length);
}
在应用该接口的时候,可以通过Lambda表达式:

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public class Demo11ArrayInitRef {   
    private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
        return builder.buildArray(length);
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = initArray(10, length -> new int[length]);
    }
}
但是更好的写法是使用数组的构造器引用:

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public class Demo12ArrayInitRef {
    private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
        return builder.buildArray(length);
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = initArray(10, int[]::new);
    }
}

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