Java Streams：完全初學者的終極指南

發佈於2024-11-04

所以，你来这里是为了了解Java中的溪流，但不是人们钓鱼或水流的那种溪流。我们正在谈论数据流，这是 Java 8 中引入的一项强大功能，它使数据处理变得更加容易。无论您是新手还是已经尝试过但无法完全破解，都不必担心。我将用简单易懂的语言引导您完成整个旅程。

准备好？让我们深入了解 Java Streams！

Java Streams: The Ultimate Guide for Complete Beginners

Java 中的流是什么？

A Stream 是一种按顺序处理数据的方法。想象一下，您有一个项目列表，并且您想对这些项目执行某些操作（过滤、排序、地图等）。 Stream 可以让您以干净、高效的方式完成这一切。它就像一条装配线，您的数据经过不同的步骤直到得到处理。

关于流要记住的关键事项：

流不会修改原始数据。将它们视为数据的视图或管道。
流延迟处理数据，这意味着在您告诉它们产生最终结果之前它们不会做任何实际工作。这避免了不必要的计算。
流是一次性使用的。一旦流被消耗，它就消失了。如果您想重复使用它，则需要创建一个新的。

为什么使用流？

为什么不直接使用 for 循环或直接操作集合呢？嗯，主要有以下三个原因：

更简洁的代码：无需编写重复的、庞大的循环。流为您提供了一种干净、可读的数据处理方式。
更好的性能：通过惰性求值，流可以更有效地处理数据。它们仅在需要时处理数据，这可以节省处理时间。
函数式风格：流为 Java 带来了一种更具声明性的函数式编程风格，这意味着您专注于您想要做什么，而不是如何。

流如何工作？基础知识

我们来看看流操作的两种主要类型：中间和终端。

1. 中间操作

这些操作准备数据，但不会立即产生最终结果。将这些视为“研讨会”步骤。

筛选（）

这就像一个筛子。它根据条件挑选出元素。例如，如果您只想要整数列表中的偶数，则可以使用 filter().
```
java
Copy code
List numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List evenNumbers = numbers.stream()
                                   .filter(n -> n % 2 == 0)
                                   .collect(Collectors.toList());
// Output: [2, 4]
```
为什么要过滤？ 如果没有filter()，您需要手动循环列表并仅将匹配的元素添加到新列表中。 filter() 让您只需一个干净的步骤即可完成此操作。
地图（）

这是一个变压器。它接受一个元素并返回不同的东西。例如，如果您有一个字符串列表并且想要每个字符串的长度：
```
java
Copy code
List words = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
List lengths = words.stream()
                             .map(String::length)
                             .collect(Collectors.toList());
// Output: [5, 6, 6]
```
为什么要使用map？ 当您需要将每个元素转换为其他内容时使用map()，例如将字符串列表转换为其长度的列表。

清楚的（）

这就像一个重复的过滤器。这会从流中删除重复的元素。

java
Copy code
List numbers = Arrays.asList(1, 2, 2, 3, 4, 4, 5);
List distinctNumbers = numbers.stream()
                                       .distinct()
                                       .collect(Collectors.toList());
// Output: [1, 2, 3, 4, 5]

为什么不同？ 在普通列表中，您需要手动检查重复项。 unique() 在一行中为您完成此操作。

排序()

这会按自然顺序（或自定义顺序，如果您愿意）对数据进行排序。

java
Copy code
List names = Arrays.asList("Charlie", "Alice", "Bob");
List sortedNames = names.stream()
                                .sorted()
                                .collect(Collectors.toList());
// Output: ["Alice", "Bob", "Charlie"]

为什么要排序？ 不用自己编写排序逻辑，sorted() 会为您处理。

2. 终端操作

这些是产生最终结果的，它们触发整个流的处理。将这些视为“退出点”。

收集（）

这是最常见的终端操作。它收集流的结果并将它们放入列表、集合或其他集合中。

java
Copy code
List names = Arrays.asList("Charlie", "Alice", "Bob");
List upperNames = names.stream()
                               .map(String::toUpperCase)
                               .collect(Collectors.toList());
// Output: ["CHARLIE", "ALICE", "BOB"]

为什么要收集？ 您几乎总是使用collect() 将流的结果收集到集合中。这是你的最后一站。

forEach()

如果您不需要结果而只想对每个项目执行操作（例如打印它们），那么 forEach() 是您的朋友。
```
java
Copy code
numbers.stream()
       .forEach(System.out::println);
```
为什么使用 forEach？ 这非常适合副作用，例如将数据打印到控制台或写入文件。
减少（）

reduce() 获取一堆数据并将其归结为单个结果。例如，对数字列表求和：
```
java
Copy code
int sum = numbers.stream()
                 .reduce(0, Integer::sum);
// Output: 15
```
为什么要减少？ 当您需要将值组合或累积为单个结果时，reduce() 是您的首选。

其他类型的流

并非所有流都是从集合创建的。 Java提供了其他类型的流来处理各种类型的数据：

Java Streams: The Ultimate Guide for Complete Beginners

IntStream、LongStream、DoubleStream

这些流专门用于处理原始类型。您可以使用这些值来避免性能损失，而不是像 Stream 这样对值进行装箱和拆箱。

例子：
```
java
Copy code
IntStream intStream = IntStream.of(1, 2, 3, 4);
int sum = intStream.sum();  // Output: 10
```
文件流

您可以使用 Files.lines().
从文件创建流
```
java
Copy code
try (Stream lines = Files.lines(Paths.get("data.txt"))) {
    lines.forEach(System.out::println);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
```
为什么使用文件流？处理大文件时，将所有数据加载到内存中可能效率不高。使用流可以让您逐行处理它。