Java 8 (3) Stream 流

什么是流？

　　流是Java API的新成员，它允许你以声明性方式处理数据集合（通过查询语言来表达，而不是临时编写一个实现）。就现在来说你可以先把它当做是一个遍历数据集的高级迭代器。此外，流还支持并行，你无需写任何多线程的代码！

定义一个实物类

public class Dish {
    //菜名
    private String Name;
    //是否素食
    private boolean vegetarian;
    //热量
    private Integer Calories;
    //分类
    private Type type;
}

public enum Type {
    MEAT,//肉
    FISH,//鱼
    OTHER//其他
}

定义一个menu集合，以下栗子基于此menu

        List<Dish> menu = Arrays.asList(
                new Dish("猪肉炖粉条",false,800,Type.MEAT),
                new Dish("小炒牛肉",false,700,Type.MEAT),
                new Dish("宫保鸡丁",false,400,Type.MEAT),
                new Dish("地三鲜",true,530,Type.OTHER),
                new Dish("水煮菠菜",true,350,Type.OTHER),
                new Dish("拔丝地瓜",true,120,Type.OTHER),
                new Dish("火山下雪",true,550,Type.OTHER),
                new Dish("水煮鱼",false,330,Type.FISH),
                new Dish("于是乎",false,450,Type.FISH)
        );

举个栗子：返回热量低的菜肴名称

//java7

        List<Dish> lowCaloricDishes = new ArrayList<>();
        for(Dish d : menu){
            if(d.getCalories() < 400){
                lowCaloricDishes.add(d);
            }
        }

        Collections.sort(lowCaloricDishes, new Comparator<Dish>() {
            @Override
            public int compare(Dish o1, Dish o2) {
                return Integer.compare(o1.getCalories(),o2.getCalories());
            }
        });

        List<String> lowCaloricDishesName = new ArrayList<>();
        for(Dish d : lowCaloricDishes){
            lowCaloricDishesName.add(d.getName());
        }

//java 8
        List<String> lowCalorDishesNames = menu.stream()
                .filter(s->s.getCalories() < 400)
                .sorted(Comparator.comparing(Dish::getCalories))
                .map(Dish::getName)
                .collect(toList());

通过使用stream()流来完成这个功能，代码变的更简洁了，使用stream你可以把几个基础的操作连接起来，来表达复杂的数据处理流水线（在filter后面接上sorted、map和collect操作）。

只要将.stream()更换为parallelStream()就可以完成并行操作，并行会在后面将。

流简介

　　Java 8中的集合支持了一个新的stream方法，返回一个流。后面你会看到还有很多其他的方法可以得到流。一个简短的定义就是“从支持数据处理操作的源生成的元素序列”。

元素序列：就像集合一样，流也提供了一个接口，可以访问特定元素类型的一组有序值。但流的目的在于表达计算，集合讲的是数据。

源：流会使用一个提供数据的源，如集合、数组或输入/输出资源。从有序集合生成流时会保留原有的顺序。

数据处理操作：流的数据处理功能支持类似于数据库的操作，以及函数式编程语言中的常用操作（如filter、map、reduce、find、match、sort等），流可以顺序执行也可以并行执行。

流还有两个重要的特点：

　　流水线：很多流操作本身会返回一个流，这样多个操作就可以连接起来，形成一个大的流水线。

　　内部迭代：与使用迭代器显示迭代集合不同，流的迭代操作是在背后进行的。

代码解析：

　　menu.stream() :从menu源获得流

　　.filter(s->s.getCalories() < 400) : 过滤复合lambda表达式的数据

　　.map(Dish::getName) : 获取菜名

　　.limit(3) : 只取前三个

　　.collect(toList()); : 将结果保存在另一个List中

结果：[拔丝地瓜, 水煮鱼, 水煮菠菜]

流与集合

　　集合是一个内存中的数据结构，它包含数据结构中目前所有的值-集合中的每个元素都得先算出来才能添加到集合中，类似于存在DVD中的电影，从DVD上读出所有信息，

　　流是在概念上固定的数据结构（你不能添加或删除 集合可以），气元素是按需计算的，流就像是一个延迟创建的集合：只有在消费者需要的时候才会计算值，类似于在互联网上看电影。

只遍历一次 

　　流和迭代器类似，只能遍历一次。遍历完之后，我们就说这个流已经被消费掉了。所以可以从原始数据源那里再获得一个新的流重新遍历一遍。

外部迭代与内部迭代

　　使用Collection接口需要用户去做迭代如foreach，这称为外部迭代。使用Streams库则是内部迭代-它帮你把迭代做了，还把得到的流值存在了某个地方，你只要给出一个函数即可。

        List<String> lowCaloricDishesName = new ArrayList<>();
        for (Dish d : lowCaloricDishes) {
            lowCaloricDishesName.add(d.getName());
        }
        //for-each 内部其实是Iterator
        Iterator<Dish> iterator = menu.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            Dish d = iterator.next();
            lowCaloricDishesName.add(d.getName());
        }

//没有迭代       
List<String> lowCalorDishesNames = menu.stream()
      .map(Dish::getName) //提取菜名
      .collect(toList());

内部迭代与外部迭代的区别：

　　外部迭代一个集合时，显示的获取每个项目再加以处理。

　　   （如：你：大儿子我们现在把地上的玩具都收起来吧，还有玩具吗？

            女儿：“有，球”，

　　　　你：“好，把球放框里吧，还有吗？”

　　　　女儿：“有，还有积木”

　　　　你：“好，还有吗？”

　　　　女儿：“没了，没有了”

　　　　你：“ok，收好了”）

　　而内部迭代时，项目可以透明地并行处理，或者用更优化的顺序进行处理。

　　　（如：你只需要说：“大儿子把地上所有的玩具都放进盒子里”就好了。 内部迭代的好处：第一、你大儿子可以左手拿一个球，右手拿一个积木，第二、你大儿子可以选择先拿离盒子比较近的东西，然后再拿别的。）

流操作

　　java.util.stream.Stream中的stream借口定义了许多操作。他们可以分为两大类：中间操作和终端操作。

　　中间操作：

　　　　如filter或sorted等中间操作会返回另一个流，这让多个操作可以连接起来形成一个查询，除非流水线上触发一个终端操作，否则中间操作不会执行任何处理。

　　终端操作：

　　　　如count，foreach终端操作会从流的流水线生成结果，其结果是任何不适流的值，比如List、Integer，甚至void。例如，下面的流水线中forEach是一个返回void的终端操作。

menu.stream().forEach(System.out::println);

获取所有热量高于300的菜去掉重复值的数量

long count = menu.stream().filter(s->s.getCalories()>300).distinct().count();

使用流

　　使用流一般包括三件事：一个数据源（执行查询）、一个中间操作连（形成一条流水线）、一个终端操作（执行流水线，并生成结果）。

到目前为止见过的流的 中间操作有：

　　filter：用于过滤集合 Lambda使用的函数式接口是Predicate<T>  函数描述符是T -> boolean

　　map：用于映射到一个新的类型 函数式接口是Function<T,R> 函数描述符是 T -> R

　　limit： 用于截断流 获取前几个 

　　sorted：用于排序流 函数式接口是Comparator<T> 函数描述符是 (T,T) -> int

　　distinct: 用户去重

终端操作有：

　　forEach： 消费流中的每个元素并对其应用lambda表达式

　　count： 返回流中元素的个数，long

　　collect： 把流规约成一个集合，比如List、Map、Integer等

小结：

　　1.流是从支持数据处理操作的源生成的一系列元素

　　2.流利用内部迭代：迭代通过filter、map、sorted等操作被抽象掉了

　　3.流操作有两类：中间操作和终端操作

　　4.filter和map等中间操作会返回一个流，并可以连接一起，可以用他们来设置一条流水线，但不会生成任何结果

　　5.forEach和count等终端操作会返回一个非流的值，并处理流水线以返回结果

　　6.流中的元素是按需计算的