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[JDK] JDK8 Lambda & Stream使用筆記

阿新 • • 發佈：2018-12-13

JDK8 Lambda & Stream使用筆記

簡介

Lambda

一段帶有輸入引數的可執行語句塊。
Java8的lambda表示式給我們提供了建立SAM（Single Abstract Method）介面更加簡單的語法糖
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Stream

Stream是元素的集合，這點讓Stream看起來有些類似Iterator
可以支援順序和並行的對原Stream進行匯聚的操作
高階版本的Iterator
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Lambda語法

抽象語法結構

(Type1 param1, Type2 param2, ..., TypeN paramN) -> {
  statment1;
  statment2;
  //.............
  return statmentM;
}
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簡化Lambda表示式宣告

1. 引數型別省略
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(param1,param2, ..., paramN) -> {
  statment1;
  statment2;
  //.............
  return statmentM;
}

List<String> lowercaseNames = names.stream().map((String name) -> {return name.toLowerCase();}).collect(Collectors.toList());

//編譯器都可以從上下文環境中推斷出lambda表示式的引數型別
List<String> lowercaseNames = names.stream().map((name) -> {return name.toLowerCase();}).collect(Collectors.toList());
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2. 當lambda表示式的引數個數只有一個，可以省略小括號
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param1 -> {
  statment1;
  statment2;
  //.............
  return statmentM;
}

List<String> lowercaseNames = names.stream().map(name -> {return name.toLowerCase();}).collect(Collectors.toList());
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3. 當lambda表示式只包含一條語句時，可以省略大括號、return和語句結尾的分號
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param1 -> statment

List<String> lowercaseNames = names.stream().map(name -> name.toLowerCase()).collect(Collectors.toList());
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4. 使用Method Reference
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//注意，這段程式碼在Idea 13.0.2中顯示有錯誤，但是可以正常執行
List<String> lowercaseNames = names.stream().map(String::toLowerCase).collect(Collectors.toList());
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Lambda表示式眼中的外部世界

1. lambda表示式的三個重要組成部分：

- 輸入引數
- 可執行語句
- 存放外部變數的空間

2. 外部變數被lambda表示式引用，編譯器會隱式的把其當成final來處理
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以前java的匿名內部類在訪問外部變數的時候，外部變數必須用final修飾。Bingo，在java8對這個限制做了優化（前面說的小小優化），可以不用顯示使用final修飾，但是編譯器隱式當成final來處理

String[] array = {"a", "b", "c"};
for(Integer i : Lists.newArrayList(1,2,3)){
  Stream.of(array).map(item -> Strings.padEnd(item, i, '@')).forEach(System.out::println);
}

String[] array = {"a", "b", "c"};
for(int i = 1; i<4; i++){
  Stream.of(array).map(item -> Strings.padEnd(item, i, '@')).forEach(System.out::println);
}
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Lambda表示式眼中的this

不是指向lambda表示式產生的那個SAM物件，而是宣告它的外部物件。[外部類作用域]
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簡化Lambda表示式中方法和構造器引用

1. 方法引用
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//等同於把lambda表示式的引數直接當成instanceMethod|staticMethod的引數來呼叫
objectName::instanceMethod
ClassName::staticMethod
//等同於把lambda表示式的第一個引數當成instanceMethod的目標物件，其他剩餘引數當成該方法的引數
ClassName::instanceMethod
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System.out::println等同於x->System.out.println(x)
Math::max等同於(x, y)->Math.max(x,y)
String::toLowerCase等同於x->x.toLowerCase()


2. 構造器引用    

ClassName::new，把lambda表示式的引數當成ClassName構造器的引數 。例如BigDecimal::new等同於x->new BigDecimal(x)。
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Stream語法

通用語法

- 建立Stream
- 轉換Stream: 每次轉換原有Stream物件不改變，返回一個新的Stream物件（**可以有多次轉換**）
- 匯聚(Reduce)Stream
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Stream通用語法示意圖

建立Stream

- 通過Stream介面的靜態工廠方法（注意：Java8裡介面可以帶靜態方法）
- 通過Collection介面的預設方法（預設方法：Default method，也是Java8中的一個新特性，就是介面中的一個帶有實現的方法，後續文章會有介紹）–stream()，把一個Collection物件轉換成Stream
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使用Stream靜態方法來建立Stream

  • of方法：有兩個overload方法，一個接受變長引數，一個介面單一值
Stream<Integer> integerStream = Stream.of(1, 2, 3, 5);
Stream<String> stringStream = Stream.of("taobao");
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  • generator方法：生成一個無限長度的Stream，其元素的生成是通過給定的Supplier（這個介面可以看成一個物件的工廠，每次呼叫返回一個給定型別的物件）
Stream.generate(new Supplier<Double>() {
        @Override
        public Double get() {
        return Math.random();
    }   
});
Stream.generate(() -> Math.random());
Stream.generate(Math::random);
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三條語句的作用都是一樣的，只是使用了lambda表示式和方法引用的語法來簡化程式碼。每條語句其實都是生成一個無限長度的Stream，其中值是隨機的。這個無限長度Stream是懶載入，一般這種無限長度的Stream都會配合Stream的limit()方法來用。
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  • iterate方法：也是生成無限長度的Stream，和generator不同的是，其元素的生成是重複對給定的種子值(seed)呼叫使用者指定函式來生成的。其中包含的元素可以認為是：seed，f(seed),f(f(seed))無限迴圈
//先獲取一個無限長度的正整數集合的Stream，然後取出前10個列印。千萬記住使用limit方法，不然會無限列印下去
Stream.iterate(1, item -> item + 1).limit(10).forEach(System.out::println);
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通過Collection子類獲取Stream

檢視Java doc就可以發現Collection介面有一個stream方法，所以其所有子類都都可以獲取對應的Stream物件。
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public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
    //其他方法省略
    default Stream<E> stream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
    }
}
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轉換Stream

distinct

對於Stream中包含的元素進行去重操作（去重邏輯依賴元素的equals方法），新生成的Stream中沒有重複的元素
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distinct方法示意圖

filter

對於Stream中包含的元素使用給定的過濾函式進行過濾操作，新生成的Stream只包含符合條件的元素
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filter方法示意圖

map

對於Stream中包含的元素使用給定的轉換函式進行轉換操作，新生成的Stream只包含轉換生成的元素。這個方法有三個對於原始型別的變種方法，分別是：mapToInt，mapToLong和mapToDouble。這三個方法也比較好理解，比如mapToInt就是把原始Stream轉換成一個新的Stream，這個新生成的Stream中的元素都是int型別。之所以會有這樣三個變種方法，可以免除自動裝箱/拆箱的額外消耗
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map方法示意圖

flatMap

和map類似，不同的是其每個元素轉換得到的是Stream物件，會把子Stream中的元素壓縮到父集合中
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flatMap方法示意圖

peek

生成一個包含原Stream的所有元素的新Stream，同時會提供一個消費函式（Consumer例項），新Stream每個元素被消費的時候都會執行給定的消費函式
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peek方法示意圖

limit

 對一個Stream進行截斷操作，獲取其前N個元素，如果原Stream中包含的元素個數小於N，那就獲取其所有的元素
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limit方法示意圖

skip

返回一個丟棄原Stream的前N個元素後剩下元素組成的新Stream，如果原Stream中包含的元素個數小於N，那麼返回空Stream
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skip方法示意圖

上述方法複合使用

[宣告式程式設計]這段程式碼演示了上面介紹的所有轉換方法（除了flatMap），簡單解釋一下這段程式碼的含義：給定一個Integer型別的List，獲取其對應的Stream物件，然後進行過濾掉null，再去重，再每 個元素乘以2，再每個元素被消費的時候列印自身，在跳過前兩個元素，最後去前四個元素進行加和運算。

List<Integer> nums = Lists.newArrayList(1,1,null,2,3,4,null,5,6,7,8,9,10);
System.out.println("sum is:"+nums.stream().filter(num -> num != null)
                //1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
                //.peek(x -> System.out.println("peek0: "+x))
                .distinct()
                //1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
                .mapToInt(num -> num * 2)
                //2,4,6,8,10,12
                .skip(2)
                //6,8,10,12,14,16,18,20
                .limit(4)
                .peek(System.out::println)
                //6,8,10,12
                .sum());
                //36

//result
6
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10
12
sum is:36
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peek函式是針對最終stream進行消費自身操作的。

轉換操作都是lazy的，多個轉換操作只會在匯聚操作（見下節）的時候融合起來，一次迴圈完成。我們可以這樣簡單的理解，Stream裡有個操作函式的集合，每次轉換操作就是把轉換函式放入這個集合中，在匯聚操作的時候迴圈Stream對應的集合，然後對每個元素執行所有的函式

匯聚Stream

匯聚操作（也稱為摺疊）接受一個元素序列為輸入，反覆使用某個合併操作，把序列中的元素合併成一個彙總的結果。比如查詢一個數字列表的總和或者最大值，或者把這些數字累積成一個List物件。Stream介面有一些通用的匯聚操作，比如reduce()和collect()；也有一些特定用途的匯聚操作，比如sum(),max()和count()。

注意：sum方法不是所有的Stream物件都有的，只有IntStream、LongStream和DoubleStream是例項才有

可變匯聚

把輸入的元素們累積到一個可變的容器中，比如Collection或者StringBuilder
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Ex1.

<R> R collect(Supplier<R> supplier,
                  BiConsumer<R, ? super T> accumulator,
                  BiConsumer<R, R> combiner);
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引數說明

- Supplier supplier是一個工廠函式，用來生成一個新的容器
- BiConsumer accumulator也是一個函式，用來把Stream中的元素新增到結果容器中
- BiConsumer combiner還是一個函式，用來把中間狀態的多個結果容器合併成為一個（併發的時候會用到）
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/** 對一個元素是Integer型別的List，先過濾掉全部的null，然後把剩下的元素收集到一個新的List中*/
List<Integer> nums = Lists.newArrayList(1,1,null,2,3,4,null,5,6,7,8,9,10);
List<Integer> numsWithoutNull = nums.stream().filter(num -> num != null).
       collect(() -> new ArrayList<Integer>(),
               (list, item) -> list.add(item),
               (list1, list2) -> list1.addAll(list2));
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步驟分析

- 第一個函式生成一個新的ArrayList例項
- 第二個函式接受兩個引數，第一個是前面生成的ArrayList物件，二個是stream中包含的元素，函式體就是把stream中的元素加入ArrayList物件中。第二個函式被反覆呼叫直到原stream的元素被消費完畢
- 第三個函式也是接受兩個引數，這兩個都是ArrayList型別的，函式體就是把第二個ArrayList全部加入到第一個中
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Ex2.

<R, A> R collect(Collector<? super T, A, R> collector);
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Collectors.toCollection()收集到Collection中
Collectors.toList()收集到List中
Collectors.toSet()收集到Set中
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/**Ex1程式碼簡化*/
List<Integer> numsWithoutNull = nums.stream().filter(num -> num != null).collect(Collectors.toList());
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其他匯聚

除去可變匯聚剩下的，一般都不是通過反覆修改某個可變物件，而是通過把前一次的匯聚結果當成下一次的入參，反覆如此。比如reduce，count，allMatch
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  • reduce方法

    reduce方法非常的通用，後面介紹的count，sum等都可以使用其實現。reduce方法有三個override的方法

Ex1.

/**方法定義*/
Optional<T> reduce(BinaryOperator<T> accumulator);

/**示例*/
List<Integer> ints = Lists.newArrayList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);
System.out.println("ints sum is:" + ints.stream().reduce((sum, item) -> sum + item).get());
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接受一個BinaryOperator型別的引數，在使用的時候我們可以用lambda表示式來。
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程式碼分析

reduce方法接受一個函式，這個函式有兩個引數，第一個引數是上次函式執行的返回值（也稱為中間結果），第二個引數是stream中的元素，這個函式把這兩個值相加，得到的和會被賦值給下次執行這個函式的第一個引數。要注意的是：第一次執行的時候第一個引數的值是Stream的第一個元素，第二個引數是Stream的第二個元素。這個方法返回值型別是Optional，這是Java8防止出現NPE的一種可行方法，可以簡單簡單的認為是一個容器，其中可能會包含0個或者1個物件。 這個過程視覺化的結果如圖：

reduce示意圖

Ex2.

/**方法定義*/
T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator);

/**示例*/
List<Integer> ints = Lists.newArrayList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);
System.out.println("ints sum is:" + ints.stream().reduce(0, (sum, item) -> sum + item));
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這個定義與上面已經介紹過的基本一致，不同的是：它允許使用者提供一個迴圈計算的初始值，如果Stream為空，就直接返回該值。而且這個方法不會返回Optional
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  • count方法

    獲取Stream中元素的個數

List<Integer> ints = Lists.newArrayList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);
System.out.println("ints sum is:" + ints.stream().count());
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  • allMatch：是不是Stream中的所有元素都滿足給定的匹配條件
  • anyMatch：Stream中是否存在任何一個元素滿足匹配條件
  • findFirst: 返回Stream中的第一個元素，如果Stream為空，返回空Optional
  • noneMatch：是不是Stream中的所有元素都不滿足給定的匹配條件
  • max和min：使用給定的比較器（Operator），返回Stream中的最大|最小值
/** allMatch和max示例*/
List<Integer> ints = Lists.newArrayList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);
System.out.println(ints.stream().allMatch(item -> item < 100));
ints.stream().max((o1, o2) > o1.compareTo(o2)).ifPresent(System.out::println);
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REFRENCES

--------------------- 本文來自 離兮丶斜陽 的CSDN 部落格 ，全文地址請點選：https://blog.csdn.net/sinat_28690417/article/details/80748930?utm_source=copy

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