Java8的新特性--Stream流（二）

五、Stream流

Java8中有两大最为重要的改变。第一是Lambda表达式，另外一个则是Stream API（java.util.stream.*）。

Stream是Java8中处理集合的关键抽象概念。它可以指定你希望对集合进行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。

使用Stram API对集合数据进行操作，就类似于使用SQL执行的数据库查询。也可以使用Stream API来并行执行操作。简而言之，Stream API提供了一种高效且易于使用的处理数据的方式。

5.0 什么是Stream流

Stream流和文件流还是有不同的。流到底是什么呢？
是数据渠道，用于操作数据源（集合、数组等）所生成的元素序列。“集合讲的是数据，流讲的是计算！”

注意：

• 1、Stream自己不会存储元素。
• 2、Stream不会改变源对象。相反，会返回一个持有结果的新Stream。
• 3、Stream操作是延迟执行的。即会等到需要结果的时候才执行。
  

5.1 Stream 操作的三个步骤

• 创建Stream
  一个数据源（如：集合、数组），获取一个流
• 中间操作
  一个中间操作链，对数据源的数据进行处理
• 终止操作（终端操作）
  一个终止操作，执行中间操作链，并产生结果
• 

5.2 创建Stream

5.2.1 使用Collection接口获取Stream流

• default Stream<E> stream()：返回一个顺序流
• default Stream<E> parallelStream()：返回一个并行流

5.2.2 使用数组Arrays的静态方法stream() 获取流

• static <T> Stream<T> stream(T[] array)：返回一个流

重载形式，能够处理对应基本类型的数组：

• public static IntStream stream(int[] array)
• public static LongStream stream(long[] array)
• public static DoubleStream stream(Double[] array)

 5.2.3 使用静态方法Stream.of() 获取流，它可以接收任意数量的参数

• public static <T> Stream<T> of(T... values)：返回一个流

 5.2.4 使用静态方法Stream.iterate()和Stream.generate()创建无限流

迭代

• public static <T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)

生成

• public static <T> Stream<T> genarate(Supplier<T> s)
  

5.3 Stream的中间操作

多个中间操作可以连接起来形成一个流水线，除非流水线上触发终止操作，否则中间操作不会执行任何的处理，而在终止操作时一次性全部处理，称为”惰性求值“。

5.3.1 筛选与切片

• filter(Predicate p)：接收Lamnda，从流中排除某些元素
  
• distinct()：筛选，通过流所生成的hashCode()和equals()去除重复元素
• limit(long maxSize)：截断流，使其元素不超过给定数量
• skip(long n)：跳过元素，返回一个扔掉了前n个元素的流。若流中元素不足n个，则返回一个空流。与limit(n)互补。

5.3.2 映射

• map(Function f)：接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素
  
• mapToDouble(ToDoubleFunction f)：接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的DoubleStram
• mapToInt(ToIntFunction f)：接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的IntStram
• mapToLong(ToLongFunction f)：接收一个函数作为参数，该函数会被应用到每个元素上，产生一个新的LongStram
• flatMap(Function f)：接收一个函数作为参数，将流中的每个值都缓存另一个流，然后把所有流连接成一个流

5.3.3 排序

• sorted()：产生一个新流，其中按自然排序顺序
• sorted(Comparator comp)：产生一个新流，其中按自比较器顺序顺序

5.4 Stream 的终止操作

终端操作会从流的流水线生成结果，其结果可以是任何不是流的值，例如：List、Integer，甚至是void。

5.4.1 查找与匹配

• allMatch(Predicate p)：检查是否匹配所有元素
• anyMatch(Predicate p)：检查是否至少匹配一个元素
• noneMatch(Predicate p)：检查是否没有匹配所有元素
• findFirst()：返回当前流中的第一个元素
• findAny()：返回当前流中的任意一个元素
• count()：返回当前流中元素总数
• max(Comparator c)：返回当前流中的最大值
• min(Comparator c)：返回当前流中的最小值
• forEach(Comparator c)：内部迭代（Stream API帮你把迭代做了。还有外部迭代，需要使用Collection接口由用户去做迭代）

​​​​5.4.2 归约

• reduce(T iden, BinaryOperator b)：可以将流中元素结合起来，得到一个值。返回
• reduce(BinaryOperator b)：可以将流中元素结合起来，得到一个值。返回Optional<T>

备注：map和reduce的连接通常称为map-reduce模式，因Google用它来进行搜索而出名。

map 将集合类（例如列表）元素进行转换的。还有一个 reduce() 函数可以将所有值合并成一个。 Map 和 Reduce 操作是函数式编程的核心操作，因为其功能， reduce 又被称为折叠操作。另外， reduce并不是一个新的操作，你有可能已经在使用它。 SQL 中类似 sum() 、 avg() 或者 count() 的聚集函数，实际上就是reduce操作，因为它们接收多个值并返回一个值。流 API 定义的 reduce() 函数可以接受 lambda 表达式，并对所有值进行合并。 IntStream 这样的类有类似 average() 、 count() 、 sum() 的内建方法来做 reduce 操作，也有mapToLong() 、 mapToDouble() 方法来做转换。这并不会限制你，你可以用内建方法，也可以自己定义。

​​​​5.4.3 收集

• collect(Collector c)：将流转换为其他形式。接收一个Collection接口的实现，用于给Stram中元素做汇总的方法。

Collection接口中方法实现决定了如何对流执行收集操作（如收集到List、Set、Map）。Collections实用类提供了很多静态方法，可以方便地创建常用地收集器实例，具体方法与实例如下表：

5.5 并行流和串行流

并行流就是把一个内容分成多个数据块，并用不同地线程分别处理每个数据块的流。

Java8中对并行进行了优化，我们可以很容易的对数据进行并行操作。Sream API可以声明性地通过parallel()与sequential()在并行流与串行流之间进行切换。

5.6 了解Fork/Join框架

Fork/Join框架：在必要地情况下，将一个大任务进行拆分（fork）成若干个小任务（拆到不可再拆时），再将一个个的小任务的结果进行join汇总。

 Fork/Join框架与传统线程池的区别：采用“工作窃取”模式（work-stealing）

当执行新的任务时它可以将其拆分分成更小的任务执行，并将小任务加到线程队列中，然后再从一个随机线程的队列中偷一个并把它放在自己的队列中。

相对于一般的线程池实现,fork/join框架的优势体现在对其中包含的任务的处理方式上.在一般的线程池中,如果一个线程正在执行的任务由于某些原因无法继续运行,那么该线程会处于等待状态.而在fork/join框架实现中,如果某个子问题由于等待另外一个子问题的完成而无法继续运行.那么处理该子问题的线程会主动寻找其他尚未运行的子问题来执行.这种方式减少了线程的等待时间,提高了性能.

简单来说，就是当自己的任务执行完后，从还有任务的线程中随机偷一个，放到自己队列中执行。

六、Optional类

• Optional<T>类（java.util.Optional）是一个容器类，代表一个值存在或者不存在，原来用null表示一个值不存在，现在Optional可以更好的表达这个概念，并且可以避免空指针异常。
• 这是一个可以为 null 的容器对象。如果值存在则 isPresent() 方法会返回 true ，调用 get() 方法会返回该对象。

6.1 常用方法

• Optional.of(T t)：创建一个Optional实例
• Optional.empty()：创建一个空的Optional实例
• Optional.ofNullable(T t)：若t不为null，创建Optional实例，否则创建空实例。
• isPresent()：判断是否包含值。true表示包含。
• ifPresent()：如果Optional实例有值，就执行后面的代码，没有就不执行也不会报错。后面可以接收Lambda表达式
• orElse(T t)：如果调用对象包含值，返回该值，否则返回orElse方法传入的参数t。
• orElseGet(Supplier s)：如果调用对象包含值，返回该值，否则返回s获取的值
• map(Funtion f)：如果有值则对其处理，并返回处理后的Optional，否则返回Optional.empty()
• flatMap(Funtion mapper)：与map类似，要求返回值必须是Optional

6.2 常用方法 示例

• 方法1、Optional.of(T t)：创建一个Optional实例
  作用：为非Null的值创建一个Optional
  说明：of方法通过工厂方法创建Optional类。需要注意的是，创建对象时传入的参数不能为null。如果传入的参数说null，则抛出异常
• 方法二、Optional.ofNullable(T t)：若t不为null，创建Optional实例，否则创建空实例。
  作用：为指定的值创建一个Optional，如果指定的值为null，则返回一个空的Optional。
  说明：ofNullable底层就是of和empty方法的结合 源码：return value == null ? empty() : of(value);
  
• 方法三、isPresent()：判断是否包含值。
  说明：true表示包含。
• 方法四、get()：如果有值则将其返回i，否则抛出异常NoSuchElementException
  
• 方法五、ifPresent()：如果Optional实例有值，就执行后面的代码，没有就不执行也不会报错。后面可以接收Lambda表达式
  作用：如果Optional实例有值，则为其调用consumer，否则不做处理
  说明：Consumer类，供给型接口。Consumer类包含一个抽象方法，该抽象方法对传入的值进行处理，但没有返回值。
  
• 方法六、orElse(T t)：如果调用对象包含值，返回该值，否则返回orElse方法传入的参数t。
  作用：如果有值则将其返回，否则返回orElse方法传入的参数t。
• 方法七、orElseGet(Supplier s)：如果调用对象包含值，返回该值，否则返回s获取的值
  说明：与orElse方法类似，区别在于得到的默认值。orElse方法将传入的字符串作为默认值，orElseGet方法接收Supplier接口的实现用来生成默认值。
  
• 方法八、map(Funtion f)：如果有值则对其处理，并返回处理后的Optional，否则返回Optional.empty()
  说明：map方法用来对Optional实例的值执行一系列操作。通过一组实现了Function接口的lambda表达式传入操作。
  
• 方法九、flatMap(Funtion mapper)：与map类似，要求返回值必须是Optional
  说明：flatMap与Map方法类似，区别在于map函数的返回值不同。flatMap与 map(Function)非常类似，区别在于传入方法的 lambda 表达式的返回类型。 map方法中的 lambda 表达式返回值可以是任意类型，在 map 函数返回之前会包装为 Optional 。 但 flatMap方法中的 lambda 表达式返回值必须是 Optionl 实例。
  
• 方法十、filter()：过滤
  作用：如果有值且满足断言条件返回包含该值的Optional，否则返回Optional.empty。
  说明：filter方法通过传入限定条件对Optional实例的值进行过滤。可以传入一个lambda表达式，对于filter函数我们应该传入实现了Predicate接口的lambda表达式。
  

6.3 重复注解与类型注解

 @Repeatable(Xxx.class)