Upgrading to Java 8——第四章 The Stream API

　　在这章中我们将学习Stream API，在JDK 8 中的一项新的特性。为了理解这一章的主题，你需要知道如何使用Lambda表达式和java.util.function里的预定义的函数式接口。

　　一个Stream 类似于一个管道，但它里面运输的不是水和石油，而是把数据从源头运输到目的地。根据传递的方式，一个stream可以是并行和并发的。并行的stream运行在多核的CPU的机器上会很有用。

　　乍一看，一个stream就像是一个集合容器，但是，它不是一个数据结构用来存储对象，它只是负责移动对象，所以，你不能把它想象成集合对象那样往它里面添加数据。

　　使用stream的主要原因是它支持并行和并发的聚合操作。例如，你可以非常容易地从stream里面过滤，排序或映射元素。

　　Stream API的不同的类型在java.util.stream包中。其中Stream接口是这里面最常用的stream类型。 一个Stream可以传递任何类型的对象，同时也有几个特殊化的Stream：IntStream, LongStream and DoubleStream。他们都来源于BaseStream。

　　下面的表格展示了一些在Stream接口中常见的方法:

方法	描述
concat	懒加载的方式连接两个stream。返回一个新的stream，他的元素包括两个stream的所有元素。第一个stream的元素后面紧跟着第二个stram的元素。
count	返回stream里面元素的个数。
empty	创建并返回一个空的stream。
filter	在stream所有的元素中根据给定的断言接口返回一个新的stream。
forEach	给stream每个元素执行一个操作。
limit	从当前的stream中根据指定最大元素的个数返回一个新的stream。
map	返回包含了应用于stream的元素的给定的方法的的结果的stream。
max	根据比较器返回stream中最大的元素。
min	根据比较器返回stream中最小的元素。
of	返回一个已经给定了值的stream。
reduce	在stream上使用唯一ID和累加器执行递减操作。
sorted	返回一个新的使用自然排序的stream。
toArray	返回一个包含stream所有元素的数组。

有些stream的方法执行中间过程的操作，有的执行最终的操作。中间过程的操作会把一个stream传输到另一个stream中。像filter,Map,sorted等这些方法。

执行最终操作的方法会产生结果或是其他的影响。例如，count，forEach就是执行的最终结果的操作。

中间过程的操作属于懒加载的方式，他不会真正的执行，只有是执行最终结果的才会真正在源上开始计算。

创建和获取一个Stream

你可以使用Stream中静态的of方法来创建一个连续的stream。例如，下面的例子就是创建了一个包含三个Integer类型元素的stream。

　　Stream<Integer> stream = Stream.of(100, 200, 300);

或者，给of方法传递一个数组：

　　String[] names = {"Bart", "Lisa", "Maggie"};
　　Stream<String> stream = Stream.of(names);

现在java.util.Arrays 帮助类已经有了method方法用来转换一个数组给stream。例如，你可以重写上面的代码，使用Arrays类创建一个stream。

　　String[] names = {"Bart", "Lisa", "Maggie"};
　　Stream<String> stream = Arrays.stream(names);

另外，在java.util.Collectiond接口中也有个了默认的stream和parallelStream方法分别用来返回一个顺序的stream和并行的stream。签名如下：

　　default java.util.stream.Stream<E> stream()
　　default java.util.stream.Stream<E> parallelStream()

多亏了Collection接口中的这些方法，从List或Set中获取stream简直小菜一碟。

除此而外，在java.nio.file.Files类中提供了两个返回Stream<Path>的方法：list和walk。list方法返回一个指定路径的入口的泛型为Path的stream。walk方法遍历了给定路径下入口里所有的文件并作为stream返回。

Files 也包含了lines方法返回泛型为String的stream的所有行的文本。

看下面的例子。

import java.io.IOException;
import java.nio.file.FileVisitOption;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.stream.Stream;

public class ObtainStreamDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
    Path path = Paths.get(".");
    
    // use list method.
    Stream<Path> list = Files.list(path);
    list.forEach(System.out::println);
    list.close();
    
    System.out.println("===========================================");
    
    // use walk method.
    Stream<Path> walk = Files.walk(path, FileVisitOption.FOLLOW_LINKS);
    walk.forEach(System.out::println);
    walk.close();
    
    }

}

连接两个stream

在Stream接口中提供了concat方法用来以懒加载的方式连接两个stream。这个方法返回一个新的stream，它的元素是两个stream的所有元素，并且第二个stream的元素接在第一个stream元素的后面。

看下面的例子。

import java.util.stream.Stream;

public class StreamConcatDemo {

    public static void main(String[] args) {
    Stream<String> stream1 = Stream.of("January", "Christie");
    Stream<String> stream2 = Stream.of("Okanagan", "Sydney", "Alpha");

    Stream.concat(stream1, stream2).sorted().forEach(System.out::println);

    }

}

需要注意的是，此方法不会剔除重复的元素，如果有相同的元素，都一并连接在一个新的stream中。

 过滤。

当你从stream中基于一定的条件过滤该stream并返回一个新的包含选定的元素的stream。你可以在Stream对象上调用filter方法，并传递一个predicate函数式接口，由它来决定哪些元素包含在新的stream中。

filter方法的签名如下：

　　Stream<T> filter(java.util.function.Predicate<? super T> predicate)

下面的例子，从exapmle.txt中读取文件，并过滤掉注释行（已“#”开头的）和空白行。

public class StreamFilterDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Predicate<String> notCommentOrEmptyLine
                = (line) -> line.trim().length() > 0
                && !line.trim().startsWith("#");
        try (FileReader fr = new FileReader("example.txt");
                BufferedReader br = new BufferedReader(fr)) {
            Stream<String> lines = br.lines();
            lines.filter(notCommentOrEmptyLine)
                    .forEach(System.out::println);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

example.txt:

# Set path so it includes user's private bin if it exists
if [ -d "$HOME/bin" ] ; then
    PATH="$HOME/bin:$PATH"

fi

执行结果如下：
if [ -d "$HOME/bin" ] ; then
    PATH="$HOME/bin:$PATH"
fi

第二个例子是使用stream实现在你机器上的文件搜索。为了精确些，代码只显示在给定的目录和子目录下后缀名为java的文件。

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.stream.Stream;

public class StreamFilterDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // find all java files in the parent directory and
        // all its subdirectories
        Path parent = Paths.get("..");
        try {
            Stream<Path> list = Files.walk(parent);
            list.filter((Path p) -> p.toString().endsWith(".java"))
                    .forEach(System.out::println);
        } catch (IOException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

 StreamFilterDemo2 类开始从当前目录的父目录开始执行，它传递了Path给Files.walk方法去获取泛型为Paths的stream，接着根据predicate接口只包含后缀名为.java的文件，并用forEach遍历打印。