# 酷炫的 Stream API 最佳指南

时间 2019-11-08

标签 stream api 最佳指南栏目 Apache 繁體版

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Java 8 带来一大新特性 Lambda 表达式流（Stream），当流与 Lambda 表达式结合使用，代码将变得至关骚气与简洁。数据库

超级大招，释放代码

假若有一个需求，须要对数据库查询的发票信息进行处理：编程

取出金额小于 10000 的发票。
对筛选出来的数据排序。
获取排序后的发票销方名称。

发票 Model数组

@Builder
@Data
public class Invoice implements Serializable {
    /** * 销方名称 */
    private String saleName;
    /** * 是否做废 */
    private Boolean cancelFlag;
    /** * 开票金额 */
    private BigDecimal amount;
    /** * 发票类型 */
    private Integer type;
    /** * 明细条数 */
    private Integer detailSize;
}

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咱们使用传统的方式实现，在以前咱们初始化测试数据数据结构

public class StreamTest {

    private List<Invoice> invoiceList;

    @Before
    public void initData() {
        Invoice invoice = Invoice.builder().amount(BigDecimal.valueOf(100.02)).cancelFlag(false).detailSize(10)
                .saleName("广西制药").type(1).build();
        Invoice invoice2 = Invoice.builder().amount(BigDecimal.valueOf(89032478.9)).cancelFlag(false).detailSize(2)
                .saleName("深圳电子科技").type(1).build();
        Invoice invoice3 = Invoice.builder().amount(BigDecimal.valueOf(2077777889)).cancelFlag(true).detailSize(6)
                .saleName("宇宙心空").type(1).build();
        Invoice invoice4 = Invoice.builder().amount(BigDecimal.valueOf(356.8)).cancelFlag(false).detailSize(10)
                .saleName("孟达餐厅").type(2).build();
        Invoice invoice5 = Invoice.builder().amount(BigDecimal.valueOf(998.88)).cancelFlag(false).detailSize(0)
                .saleName("网红餐厅").type(2).build();
        Invoice invoice6 = Invoice.builder().amount(BigDecimal.valueOf(9009884.09)).cancelFlag(false).detailSize(1)
                .saleName("机动车").type(3).build();
        invoiceList = Stream.of(invoice, invoice2, invoice3, invoice4, invoice5, invoice6).collect(Collectors.toList());
        System.out.println("原始数据：" + invoiceList.toString());
    }
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Java8 以前的实现方式dom

/** * 筛选出金额小于 10000 的发票，根据金额排序，获取排序后的销方名称列表 */
    @Test
    public void testJava7() {
        ArrayList<Invoice> lowInvoiceList = new ArrayList<>();
        //筛选出 金额小于 10000 的发票
        for (Invoice invoice: invoiceList) {
            if (invoice.getAmount().compareTo(BigDecimal.valueOf(10000)) < 0) {
                lowInvoiceList.add(invoice);
            }
        }
        // 对筛选出的发票排序
        lowInvoiceList.sort(new Comparator<Invoice>() {
            @Override
            public int compare(Invoice o1, Invoice o2) {
                return o1.getAmount().compareTo(o2.getAmount());
            }
        });
        // 获取排序后的销方名字
        ArrayList<String> nameList = new ArrayList<>();
        for (Invoice invoice : lowInvoiceList) {
            nameList.add(invoice.getSaleName());
        }

    }
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Java8 以后的骚气操做，一鼓作气。不再用加班写又臭又长的代码了ide

@Test
public void testJava8() {
  List<String> nameList = invoiceList.stream()
    .filter(item -> item.getAmount().compareTo(BigDecimal.valueOf(10000)) < 0)// 过滤数据
    .sorted(Comparator.comparing(Invoice::getAmount))// 对金额升序排序
    .map(Invoice::getSaleName)//提取名称
    .collect(Collectors.toList());//转换成list

}
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一套龙服务的感受，一鼓作气送你上青天。大大减小了代码量。函数

如今又来一个需求性能

对查询出来的发票数据进行分类，返回一个 Map<Integer, List> 的数据。学习

回顾下 Java7 的写法，有没有一种我擦，这也太麻烦了。还能不能早点下班回去抱女友。

@Test
public void testGroupByTypeJava7() {
  HashMap<Integer, List<Invoice>> groupMap = new HashMap<>();
  for (Invoice invoice : invoiceList) {
    //存在则追加
    if (groupMap.containsKey(invoice.getType())) {
      groupMap.get(invoice.getType()).add(invoice);
    } else {
      // 不存在则初始化添加
      ArrayList<Invoice> invoices = new ArrayList<>();
      invoices.add(invoice);
      groupMap.put(invoice.getType(), invoices);
    }
  }
  System.out.println(groupMap.toString());
}
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接着就是咱们利用 stream 的骚操做代码实现上面的需求

groupingBy 分组

@Test
public void testGroupByTypeJava8() {
  Map<Integer, List<Invoice>> groupByTypeMap = invoiceList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Invoice::getType));
}
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就是这么简单粗暴，一行代码直捣黄龙。

什么是 Stream？

Stream（流）是一个来自数据源的元素队列并支持聚合操做，它不是数据结构并不保存数据，主要目的是在于计算。

元素是特定类型的对象，造成一个队列。 Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算。数据源流的来源。能够是集合，数组，I/O channel，产生器 generator 等。聚合操做相似SQL语句同样的操做，好比filter, map, reduce, find, match, sorted等。和之前的Collection操做不一样，Stream操做还有两个基础的特征：

Pipelining:中间操做都会返回流对象自己。这样多个操做能够串联成一个管道，如同流式风格（fluent style）。这样作能够对操做进行优化，好比延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。
内部迭代：之前对集合遍历都是经过Iterator或者For-Each的方式, 显式的在集合外部进行迭代，这叫作外部迭代。 Stream提供了内部迭代的方式，经过访问者模式(Visitor)实现。

如何生成流

主要有五种方式

1. 经过集合生成

Collection<String> collection = Arrays.asList("a", "b", "c");
Stream<String> streamOfCollection = collection.stream();
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2.经过数组生成

int[] intArr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};
IntStream stream = Arrays.stream(intArr);
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经过Arrays.stream方法生成流，而且该方法生成的流是数值流【即IntStream】而不是Stream<Integer>。补充一点使用数值流能够避免计算过程当中拆箱装箱，提升性能。

Stream API提供了mapToInt、mapToDouble、mapToLong三种方式将对象流【即Stream】转换成对应的数值流，同时提供了boxed方法将数值流转换为对象流

3. 经过值生成

Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5);
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经过Stream的of方法生成流，经过Stream的empty方法能够生成一个空流

4. 经过文件生成

Stream<String> lines = Files.lines(Paths.get("data.txt"), Charset.defaultCharset());
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经过Files.line方法获得一个流，而且获得的每一个流是给定文件中的一行

5. 经过函数生成，iterate和generate两个静态方法从函数中生成流

iterator: iterate方法接受两个参数，第一个为初始化值，第二个为进行的函数操做，由于iterator生成的流为无限流，经过limit方法对流进行了截断，只生成5个偶数

Stream<Integer> stream = Stream.iterate(0, n -> n + 2).limit(5);
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generator: 接受一个参数，方法参数类型为Supplier，由它为流提供值。generate生成的流也是无限流，所以经过limit对流进行了截断

Stream<Double> stream = Stream.generate(Math::random).limit(5);
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流的操做类型

主要分为两种类型

1. 中间操做

一个流能够后面跟随零个或多个中间操做。其目的主要是打开流，作出某种程度的数据映射/过滤，而后返回一个新的流，交给下一个操做使用。

这类操做都是惰性化的，仅仅调用到这类方法，并无真正开始流的遍历，真正的遍历需等到终端操做时，常见的中间操做有下面即将介绍的filter、map等

2. 终端操做

一个流有且只能有一个终端操做，当这个操做执行后，流就被关闭了，没法再被操做，所以一个流只能被遍历一次，若想在遍历须要经过源数据在生成流。终端操做的执行，才会真正开始流的遍历。以下面即将介绍的 count、collect 等。

中间操做 API

filter筛选

Stream<Invoice> invoiceStream = invoiceList.stream().filter(invoice -> invoice.getDetailSize() < 10);
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distinct去除重复元素

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = integerList.stream().distinct();
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limit返回指定流个数

Stream<Invoice> invoiceStream = invoiceList.stream().limit(3);
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经过limit方法指定返回流的个数，limit的参数值必须>=0，不然将会抛出异常

skip跳过流中的元素

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 1, 2, 3, 4, 5);
 Stream<Integer> stream = integerList.stream().skip(2);
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经过skip方法跳过流中的元素，上述例子跳过前两个元素，因此打印结果为2,3,4,5，skip的参数值必须>=0，不然将会抛出异常。

map流映射

所谓流映射就是将接受的元素映射成另一个元素

List<String> stringList = Arrays.asList("Java 8", "Lambdas",  "In", "Action");
Stream<Integer> stream = stringList.stream().map(String::length);
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经过 map 方法能够完成映射，该例子完成中String -> Integer的映射，以前上面的例子经过 map 方法完成了 Invoice -> String 的映射

flatMap流转换

将一个流中的每一个值都转换为另外一个流

List<String> wordList = Arrays.asList("Hello", "World");
        List<String> strList = wordList.stream()
                .map(w -> w.split(""))// 将元素根据 空格分隔字符的Stream<String[]>
                .flatMap(Arrays::stream)// 将Stream<String[]> 转换成 Stream<String>
                .distinct() //去重
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(strList.toString());
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map(w -> w.split(" "))的返回值为Stream<String[]>，咱们想获取Stream<String>，能够经过flatMap方法完成Stream ->Stream的转换。因此最后打印的结果是 [H, e, l, o, W, r, d]

元素匹配

allMatch匹配全部

if (invoiceList.stream().allMatch(Invoice::getCancelFlag)) {
  System.out.println("发票全是做废");
}
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anyMatch匹配其中一个

存在做废发票则打印

if (invoiceList.stream().anyMatch(Invoice::getCancelFlag)) {
  System.out.println("存在做废发票");
}
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等同于

for (Invoice invoice : invoiceList) {
  if (invoice.getCancelFlag()) {
    System.out.println("存在做废发票");
    break;
  }
}
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noneMatch所有不匹配

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
if (integerList.stream().noneMatch(i -> i > 3)) {
    System.out.println("值都小于3");
}
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终端操做

统计流中元素个数

使用 count

long count = invoiceList.stream()
  .filter(item -> item.getAmount().compareTo(BigDecimal.valueOf(10000)) < 0)
  .count();
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使用 counting

long count = invoiceList.stream()
  .filter(item -> item.getAmount().compareTo(BigDecimal.valueOf(10000)) < 0)
  .collect(Collectors.counting());
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最后一种统计元素个数的方法在与collect联合使用的时候特别有用

查找

findFirst查找第一个

Optional<Invoice> first = invoiceList.stream()
  .filter(item -> item.getAmount().compareTo(BigDecimal.valueOf(10000)) < 0)
  .findFirst();
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经过 findFirst 找到金额小于 10000 的第一个元素

findAny随机查找一个

Optional<Invoice> any = invoiceList.stream()
  .filter(item -> item.getAmount().compareTo(BigDecimal.valueOf(10000)) < 0)
  .findAny();
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经过findAny方法查找到其中一个小于 10000 的元素并打印，由于内部进行优化的缘由，当找到第一个知足大于三的元素时就结束，该方法结果和findFirst方法结果同样。提供findAny方法是为了更好的利用并行流，findFirst方法在并行上限制更多【本篇文章将不介绍并行流】

reduce将流中的元素组合起来

假设咱们对一个集合中的值进行求和

jdk8 以前

int sum = 0;
for (int i : integerList) {
	sum += i;
}
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jdk8以后经过reduce进行处理

int sum = integerList.stream().reduce(0, (a, b) -> (a + b));
//还能够用方法引用写
int sum = integerList.stream().reduce(0, Integer::sum);
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好比统计发票金额求和

BigDecimal reduce = invoiceList.stream().map(Invoice::getAmount).reduce(BigDecimal.ZERO, (a, b) -> (a.add(b)));
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继续使用方法引用简化

BigDecimal reduce = invoiceList.stream().map(Invoice::getAmount).reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add);
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reduce 接受两个参数，一个初始值这里是0，一个BinaryOperator<T> accumulator 来将两个元素结合起来产生一个新值，

另外reduce方法还有一个没有初始化值的重载方法

获取流中最小最大值

经过min/max获取最小最大值

Optional<BigDecimal> min = invoiceList.stream().map(Invoice::getAmount).min(BigDecimal::compareTo);
Optional<BigDecimal> max = invoiceList.stream().map(Invoice::getAmount).max(BigDecimal::compareTo);
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也能够写成

OptionalInt min1 = invoiceList.stream().mapToInt(Invoice::getDetailSize).min();
OptionalInt max1 = invoiceList.stream().mapToInt(Invoice::getDetailSize).max();
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min获取流中最小值，max获取流中最大值，方法参数为Comparator<? super T> comparator

经过minBy/maxBy获取最小最大值

invoiceList.stream().map(Invoice::getAmount).collect(Collectors.minBy(BigDecimal::compareTo)).get();
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经过reduce获取最小最大值

Optional<BigDecimal> max = invoiceList.stream().map(Invoice::getAmount).reduce(BigDecimal::max);
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求和

经过summingInt

Integer sum = invoiceList.stream().collect(Collectors.summingInt(Invoice::getDetailSize));
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若是数据类型为double、long，则经过summingDouble、summingLong方法进行求和

经过reduce

Integer sum = invoiceList.stream().map(Invoice::getDetailSize).reduce(0, Integer::sum);
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经过sum,最佳写法

//推荐写成
Integer sum = invoiceList.stream().mapToInt(Invoice::getDetailSize).sum();
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在上面求和、求最大值、最小值的时候，对于相同操做有不一样的方法能够选择执行。能够选择collect、reduce、min/max/sum方法，推荐使用min、max、sum方法。由于它最简洁易读，同时经过mapToInt将对象流转换为数值流，避免了装箱和拆箱操做

经过averagingInt求平均值

Double avg = invoiceList.stream().collect(Collectors.averagingInt(Invoice::getDetailSize));
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若是数据类型为double、long，则经过averagingDouble、averagingLong方法进行求平均

对于BigDecimal 则须要先求和再除以总条数

List<BigDecimal> sumList = invoiceList.stream().map(Invoice::getAmount).collect(Collectors.toList());
        BigDecimal average = average(sumList, RoundingMode.HALF_UP);
// 求平均值
public BigDecimal average(List<BigDecimal> bigDecimals, RoundingMode roundingMode) {
  BigDecimal sum = bigDecimals.stream()
    .map(Objects::requireNonNull)
    .reduce(BigDecimal.ZERO, BigDecimal::add);
  return sum.divide(new BigDecimal(bigDecimals.size()), roundingMode);
}
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经过summarizingInt同时求总和、平均值、最大值、最小值

IntSummaryStatistics statistics = invoiceList.stream().collect(Collectors.summarizingInt(Invoice::getDetailSize));
double average1 = statistics.getAverage();
int max1 = statistics.getMax();
int min1 = statistics.getMin();
long sum = statistics.getSum();
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经过foreach进行元素遍历

invoiceList.forEach(item -> {
  System.out.println(item.getAmount());
});
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经过joining拼接流中的元素

String result = invoiceList.stream().map(Invoice::getSaleName).collect(Collectors.joining(", "));
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经过groupingBy进行分组

Map<Integer, List<Invoice>> groupByTypeMap = invoiceList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Invoice::getType));
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在collect方法中传入groupingBy进行分组，其中groupingBy的方法参数为分类函数。还能够经过嵌套使用groupingBy进行多级分类

Map<String, Map<String, List<RzInvoice>>> = invoiceList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Invoice::getType, Collectors.groupingBy(invoice -> {
    if (invoice.getAmount().compareTo(BigDecimal.valueOf(10000)) <= 0) {
        return "low";
    } else if (invoice.getAmount().compareTo(BigDecimal.valueOf(80000)) <= 0) {
        return "mi";
    } else {
        return "high";
    }
})));
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首先根据发票类型分组，再根据开票金额大小分组，返回的数据类型是 Map<String, Map<String, List>>

进阶经过partitioningBy进行分区

特殊的分组，它分类依据是true和false，因此返回的结果最多能够分为两组

Map<Boolean, List<Dish>> = invoiceList.stream().collect(Collectors.partitioningBy(RzInvoice::getCancelFlag));
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等同于

Map<Boolean, List<Dish>> = invoiceList.stream().collect(Collectors.groupingBy(RzInvoice::getCancelFlag));
复制代码

这个例子可能并不能看出分区和分类的区别，甚至以为分区根本没有必要，换个明显一点的例子：

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Map<Boolean, List<Integer>> result = integerList.stream().collect(partitioningBy(i -> i < 3));
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返回值的键仍然是布尔类型，可是它的分类是根据范围进行分类的，分区比较适合处理根据范围进行分类

来一个本人在工做中遇到的样例

// 过滤T-1至T-12 近12月数据，根据省份分组求和开票金额，使用金额进行倒序，产生LinkedHashMap
        LinkedHashMap<String, BigDecimal> areaSortByAmountMaps =
                invoiceStatisticsList.stream().filter(FilterSaleInvoiceUtil.filterSaleInvoiceWithRange(1, 12, analysisDate)) //根据时间过滤数据
                        .collect(Collectors.groupingBy(FkSalesInvoiceStatisticsDO::getBuyerAdministrativeAreaCode
                                , Collectors.reducing(BigDecimal.ZERO, FkSalesInvoiceStatisticsDO::getInvoiceAmount, BigDecimal::add)))// 根据开票地区分组，并同时将每一个分组数据的开票金额求和
                        .entrySet().stream().sorted(Map.Entry.<String, BigDecimal>comparingByValue().reversed()) // 根据金额大小倒序
                        .collect(Collectors.toMap(Map.Entry::getKey, Map.Entry::getValue, (e1, e2) -> e1, LinkedHashMap::new)); //收集数据生成LinkedHashMap
复制代码

总结

经过使用Stream API能够简化代码，同时提升了代码可读性，赶忙在项目里用起来。讲道理在没学Stream API以前，谁要是给我在应用里写不少Lambda，Stream API，飞起就想给他一脚。

我想，我如今可能爱上他了【嘻嘻】。同时使用的时候注意不要将声明式和命令式编程混合使用。