【Java 8 学习笔记 (1)】 Stream

这段时间正好接触到Java8中的Stream，就想写点东西来简单记录下。

像我们学习其他知识一样，关于Stream，首先得弄清楚以下几点：

What - 它是个什么东西（类？接口？），它在哪个包下，关系背景又怎样（这是只是有没有继承关系）
Why - 为什么要用它，好处是什么…
How - 怎么使用其实就没那么难了

接下来，就围绕上述问题来开始我们今天的讨论…论述如有不当之处，欢迎大家批评指正。

What

JDK文档有其的官方定义：

A sequence of elements supporting sequential and parallel aggregate operations.

官方这定义可谓精辟，首先，Stream代表的是一组有序的元素集合，然后支持串行和并行的聚集操作这一句要稍微解释下，这里的串行和并行指的是单任务和多任务去操作Stream（Stream的并行操作依赖于Java 7中引入的Fork/Join框架），从而加速处理过程，发挥多核处理器的优势。

Stream接口位于java.util.stream, 并且继承于BaseStream（父亲）。在java.util.stream中，我们可以发现她的3个兄弟姐妹，例如，DoubleStream, IntStream, LongStream，这里就不详细介绍其家人了，其实就是针对double，int，long，3种类型的流做了一些方法的封装，完全是可以通过原生Stream实现的。

Why

任何一个新生的接口都有其存在价值和意义，Stream也不例外。几乎任何Java应用都不可避免的会用到创建及处理集合数据。首先我们来看下在数据库中，常见的处理集合的方式，例如：

1
2
3

SELECT name, wechat_account, MAX(money) 
FROM tb_girls as girl
WHERE girl.height >= 168

如上，我们需要找到其中身高168cm并且钱最多以上的MM，这里我们不需要写代码去实现查找Max的实现逻辑，只需要用Max与 girl.height>=168表述我们需要的就可以了。

那么问题来了，我们是否可以对Java中的集合（例如， List<Girl>）进行类似操作呢？这里简单说明一下，并不是说Java里通过集合的操作不能实现上述功能，而是在于能否使用类似的代码编写的形式。

绕了一大圈，我们今天的主角Stream该登场了，它为Java的集合类提供了一种声明式的方式来操作数据。接下来我们再用一个例子来具体实现下，现已知一个Person的对象集合 allPersons，我们想要取出所有人中白富美的微信号，而且是按照资产数值由高到低排序：

In Java 7 or lower

List<Person> allGirls = new ArrayList<>();
for(Person p: allPersons){
	if(p.getGender() == Gender.FEMALE){
		allGirls.add(p);
	}
}
Collections.sort(allGirls, new Comparator(){
	public int compare(Person p1, Person p2){
		return p1.getMoney().compareTo(p2.getMoney());
	}
});
List<String> whiteRichBeautiful = new ArrayList<>();
for(Person p: allGirls){
	whiteRichBeautiful.add(p.getWeChat());
}

In Java 8 by using Stream

List<String> whiteRichBeautiful = allPersons.stream()
	.filter(p -> p.getGender() == Gender.FEMALE)
	.sorted(comparing(Person::getMoney).reverse())
	.map(Person::getWeChat())
	.collect(Collectors.toList());

机智如我的你，是不是已经发现这种编码方式很简洁，当然它也很高效（这里的高效并不会做很详细的解释），这里我引用来自另一篇文章的解释：

在对于一个 Stream 进行多次转换操作 (Intermediate 操作)，每次都对 Stream 的每个元素进行转换，而且是执行多次，这样时间复杂度就是 N（转换次数）个 for 循环里把所有操作都做掉的总和吗？其实不是这样的，转换操作都是 lazy 的，多个转换操作只会在 Terminal 操作的时候融合起来，一次循环完成。我们可以这样简单的理解，Stream 里有个操作函数的集合，每次转换操作就是把转换函数放入这个集合中，在 Terminal 操作的时候循环 Stream 对应的集合，然后对每个元素执行所有的函数。

How

目前为止，我们对Stream存在的原因和优点有个大致的理解。接下来来看看如何去创建及使用Stream。

创建Stream

这里还是只介绍2种最常见的创建方式：

Stream的静态方法

//方法1. Stream.of()
Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1, 2, 3, 4);
Stream<String> stringStream = Stream.of("Hello World");
//方法2. Stream.generator()
Stream.generator(new Supplier<Double>() {
		@Override
		public Double get() {
			return Math.random();
  		}
});
Stream.generate(() -> Math.random());
Stream.generate(Math::random);

对于方法1，有2个重载方法；对于方法2，Stream则是通过给定的Supplier接口(这个接口会在后续的文章中给大家介绍)来创建，最后的2行代码只是使用了lambda表达式和方法引用来简化代码。

Collection子类的stream()方法

上文的例子中就演示了如何从List<Person>对象中通过allPersons.stream()获取其Stream对象。从Collection的源码中就可以找到 stream()方法的定义及实现（实现？？？对的，没错，当然这也是Java 8里新加的特性: Default Method, 所以它只需要定义在Collection中，而不需要在其每个子类中完成实现），该方法的返回值类型就是Stream。

操作Stream

在一个Stream对象被创建之后，接下来就是对其进行数据操作。一个数据流（Stream pipeline）是由数据源，若干中间方法（intermediate operation），一个汇聚方法（terminal operation）组成.

中间方法（intermediate operation）主要作用是完成数据的映射/过滤/排序等操作（形象点说就像数据流从一个管道，流入下一个管道，但是请注意数据流在流经中间管道时候自身并不会发生变化，只是记录了每个管道所对应的操作），这些操作的返回值都是Stream, 这就为链式（声明式）操作提供了基础。常见的操作有：filter(),map(),sorted(),distinct(),limit(),skip()
汇聚方法（terminal operation）主要作用则是真正去处理和操作（traverse，这里实在想不出一个很合适的词来形容，）整个Stream，例如，计算总值，查找最大值，将处理之后Stream中的集合元素封装成新的集合返回。在terminal operation后，Stream pipeline将会被关闭。常见的操作有：count(),foreach(),collect(),max(),allMatch(),anyMatch()

上述各种函数名是不是与SQL中的某些函数有似曾相识的感觉呢，也很容易理解各个方法的作用，这里就不再一一赘述。此外，操作方法的参数与大家平时常见的也有所不同，就拿上面例子中filter的参数来说p -> p.getGender() == Gender.FEMALE, 这个就是传说中的lambda表达式（请切记，lambda表达式只是一种表达方式，其本质实际上为一个函数式接口Functional Interface，它只是将这个接口的实现用lambda表达式的形式呈现出来），也是Java 8里一个添加的重要的特性。可以看出，lambda表达式可以让我们更加灵活的去操作Stream，并且是我们的代码看上去更加简洁。

小结

本文旨在对Stream做一个入门介绍，涵盖了What，Why，How。当然，Stream所包含的东西远不止这些，建议大家有空还是去读一下官方文档。至此，相信大家也已经能够读懂之前查找白富美微信号的那段代码了吧。

下一篇文章将讨论Java 8的另一个重要内容 - Functional Interface

What

Why

How

创建Stream

操作Stream

小结

参考文献