java进阶 13（Steam流方法引用）

Stream流

1.引言：
将集合A根据条件一过滤为子集B；
然后再根据条件二过滤为子集C。
代码示例：

 import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo02NormalFilter {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
List<String> zhangList = new ArrayList<>();
for (String name : list) {
if (name.startsWith("张")) {
zhangList.add(name);
}
}
List<String> shortList = new ArrayList<>();
for (String name : zhangList) {
if (name.length() == 3) {
shortList.add(name);
}
}
for (String name : shortList) {
System.out.println(name);
}
}
}

2.这段代码中含有三个循环每一个作用不同：
（1）首先筛选所有姓张的人；
（2）然后筛选名字有三个字的人；
（3）最后进行对结果进行打印输出。

3.弊端：循环是做事情的方式，而不是目的。另一方面，使用线性循环就意味着只能遍历一次。如果希望再次遍历，只能再使用另一个循环从头开始。

Stream的更优写法

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo03StreamFilter {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("张无忌");
list.add("周芷若");
list.add("赵敏");
list.add("张强");
list.add("张三丰");
list.stream()
.filter(s ‐> s.startsWith("张"))
.filter(s ‐> s.length() == 3)
.forEach(System.out::println);
}
}

1.阅读代码的字面意思即可完美展示无关逻辑方式的语义：获取流、过滤姓张、过滤长度为3、逐一打印。

2.没有体现使用线性循环或是其他任何算法进行遍历，我们真正要做的事情内容被更好地体现在代码中。

流式思想概述

1.是一种集合元素的处理方案，而方案就是一种“函数模型”。对函数模型进行操作，集合元素并没有真正被处理。只有当终结方法执行的时候，整个模型才会按照指定策略执行操作。而这得益于Lambda的延迟执行特性。

2.Stream（流）是一个来自数据源的元素队列：
（1）元素是特定类型的对象，形成一个队列。 Java中的Stream并不会存储元素，而是按需计算。
（2）数据源：流的来源。可以是集合，数组等。

3.Stream两个基础的特征：
（1）Pipelining: 中间操作都会返回流对象本身。这样多个操作可以串联成一个管道，如同流式风格（fluent style）。这样做可以对操作进行优化，比如延迟执行(laziness)和短路( short-circuiting)。

（2）内部迭代：以前对集合遍历都是通过Iterator或者增强for的方式, 显式的在集合外部进行迭代，这叫做外部迭代。 Stream提供了内部迭代的方式，流可以直接调用遍历方法。

4.使用一个流的时候，通常包括三个基本步骤：
（1）获取一个数据源（source）→ 数据转换→执行操作获取想要的结果

（2）每次转换原有 Stream 对象不改变，返回一个新的 Stream 对象（可以有多次转换），这就允许对其操作可以像链条一样排列，变成一个管道。

获取流

1.java.util.stream.Stream<T> 是Java 8新加入的最常用的流接口。（这并不是一个函数式接口。）

2.常用的方式：
（1）所有的 Collection 集合都可以通过 stream 默认方法获取流。

（2）Stream 接口的静态方法 of 可以获取数组对应的流。

根据Collection获取流

1.java.util.Collection 接口中加入了default方法 stream 用来获取流，所以其所有实现类均可获取流。

import java.util.*;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo04GetStream {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
// ...
Stream<String> stream1 = list.stream();
Set<String> set = new HashSet<>();
// ...
Stream<String> stream2 = set.stream();
Vector<String> vector = new Vector<>();
// ...
Stream<String> stream3 = vector.stream();
}
}

根据Map获取流

1.java.util.Map 接口不是 Collection 的子接口，且其K-V数据结构不符合流元素的单一特征，所以获取对应的流需要分key、value或entry等情况：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;
public class Demo05GetStream {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new HashMap<>();
// ...
Stream<String> keyStream = map.keySet().stream();
Stream<String> valueStream = map.values().stream();
Stream<Map.Entry<String, String>> entryStream = map.entrySet().stream();
}
}

根据数组获取流

1.如果使用的不是集合或映射而是数组，由于数组对象不可能添加默认方法，所以 Stream 接口中提供了静态方法 of ：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo06GetStream {
public static void main(String[] args) {
String[] array = { "张无忌", "张翠山", "张三丰", "张一元" };
Stream<String> stream = Stream.of(array);
}
}

常用方法

1.延迟方法：返回值类型仍然是 Stream 接口自身类型的方法，因此支持链式调用。（除了终结方法外，其余方法均为延迟方法。）

2.终结方法：返回值类型不再是 Stream 接口自身类型的方法，因此不再支持类似 StringBuilder 那样的链式调用。

逐一处理：forEach

void forEach(Consumer<? super T> action);

该方法接收一个 Consumer 接口函数，会将每一个流元素交给该函数进行处理。

复习Consumer接口

1.java.util.function.Consumer接口是一个消费型接口。 Consumer接口中包含抽象方法void accept(T t)，意为消费一个指定泛型的数据。

2.基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamForEach {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> stream = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
stream.forEach(name‐> System.out.println(name));
}
}

过滤：filter

1.可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。

Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

2.该接口接收一个 Predicate 函数式接口参数（可以是一个Lambda或方法引用）作为筛选条件。

复习Predicate接口

1.java.util.stream.Predicate 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：

boolean test(T t);

2.该方法将会产生一个boolean值结果，代表指定的条件是否满足。如果结果为true，那么Stream流的 filter 方法将会留用元素；如果结果为false，那么 filter 方法将会舍弃元素。

3.基本使用
1.Stream流中的 filter 方法基本使用的代码如：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo07StreamFilter {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
}
}

这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件：必须姓张。

映射：map

1.如果需要将流中的元素映射到另一个流中，可以使用 map 方法。

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

2.该接口需要一个 Function 函数式接口参数，可以将当前流中的T类型数据转换为另一种R类型的流。

复习Function接口

1.java.util.stream.Function 函数式接口，其中唯一的抽象方法为：

 R apply(T t);

2.这可以将一种T类型转换成为R类型，而这种转换的动作，就称为“映射”。

3.基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo08StreamMap {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("10", "12", "18");
Stream<Integer> result = original.map(str‐>Integer.parseInt(str));
}
}

这段代码中， map 方法的参数通过方法引用，将字符串类型转换成为了int类型（并自动装箱为 Integer 类对象）。

统计个数：count

1.如旧集合 Collection 当中的 size 方法一样，流提供 count 方法来数一数其中的元素个数：

long count();

2.基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo09StreamCount {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张"));
System.out.println(result.count()); // 2
}
}

取用前几个：limit

1.limit 方法可以对流进行截取，只取用前n个。

Stream<T> limit(long maxSize);

2.基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo10StreamLimit {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.limit(2);
System.out.println(result.count()); // 2
}
}

跳过前几个：skip

1.如果希望跳过前几个元素，可以使用 skip 方法获取一个截取之后的新流：

Stream<T> skip(long n);

2.如果流的当前长度大于n，则跳过前n个；否则将会得到一个长度为0的空流。基本使用：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo11StreamSkip {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若");
Stream<String> result = original.skip(2);
System.out.println(result.count()); // 1
}
}

组合：concat

1.两个流希望合并成为一个流，那么可以使用 Stream 接口的静态方法 concat ：

static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)

2.基本方法：

import java.util.stream.Stream;
public class Demo12StreamConcat {
public static void main(String[] args) {
Stream<String> streamA = Stream.of("张无忌");
Stream<String> streamB = Stream.of("张翠山");
Stream<String> result = Stream.concat(streamA, streamB);
}
}

练习：集合元素处理

第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；存储到一个新集合中。
第一个队伍筛选之后只要前3个人；存储到一个新集合中。
第二个队伍只要姓张的成员姓名；存储到一个新集合中。
第二个队伍筛选之后不要前2个人；存储到一个新集合中。
将两个队伍合并为一个队伍；存储到一个新集合中。
根据姓名创建 Person 对象；存储到一个新集合中。
打印整个队伍的Person对象信息。

队伍代码如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class DemoArrayListNames {
public static void main(String[] args) {
//第一支队伍
ArrayList<String> one = new ArrayList<>();
one.add("迪丽热巴");
one.add("宋远桥");
one.add("苏星河");
one.add("石破天");
one.add("石中玉");
one.add("老子");
one.add("庄子");
one.add("洪七公");
//第二支队伍
ArrayList<String> two = new ArrayList<>();
two.add("古力娜扎");
two.add("张无忌");
two.add("赵丽颖");
two.add("张三丰");
two.add("尼古拉斯赵四");
two.add("张天爱");
two.add("张二狗");
// ....
}
}

Person 类的代码：

 public class Person {
private String name;
public Person() {}
public Person(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{name='" + name + "'}";
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}

传统方法：

public class DemoArrayListNames {
public static void main(String[] args) {
List<String> one = new ArrayList<>();
// ...
List<String> two = new ArrayList<>();
// ...
// 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
List<String> oneA = new ArrayList<>();
for (String name : one) {
if (name.length() == 3) {
oneA.add(name);
}
}
// 第一个队伍筛选之后只要前3个人；
List<String> oneB = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
oneB.add(oneA.get(i));
}
// 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
List<String> twoA = new ArrayList<>();
for (String name : two) {
if (name.startsWith("张")) {
twoA.add(name);
}
}
// 第二个队伍筛选之后不要前2个人；
List<String> twoB = new ArrayList<>();
for (int i = 2; i < twoA.size(); i++) {
twoB.add(twoA.get(i));
}
// 将两个队伍合并为一个队伍；
List<String> totalNames = new ArrayList<>();
totalNames.addAll(oneB);
totalNames.addAll(twoB);
// 根据姓名创建Person对象；
List<Person> totalPersonList = new ArrayList<>();
for (String name : totalNames) {
totalPersonList.add(new Person(name));
}
// 打印整个队伍的Person对象信息。
for (Person person : totalPersonList) {
System.out.println(person);
}
}
}

运行结果为：
Person{name=‘宋远桥’}
Person{name=‘苏星河’}
Person{name=‘石破天’}
Person{name=‘张天爱’}
Person{name=‘张二狗’}

Stream方式：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
public class DemoStreamNames {
public static void main(String[] args) {
List<String> one = new ArrayList<>();
// ...
List<String> two = new ArrayList<>();
// ...
// 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名；
// 第一个队伍筛选之后只要前3个人；
Stream<String> streamOne = one.stream().filter(s ‐> s.length() == 3).limit(3);
// 第二个队伍只要姓张的成员姓名；
// 第二个队伍筛选之后不要前2个人；
Stream<String> streamTwo = two.stream().filter(s ‐> s.startsWith("张")).skip(2);
// 将两个队伍合并为一个队伍；
// 根据姓名创建Person对象；
// 打印整个队伍的Person对象信息。
Stream.concat(streamOne, streamTwo).map(Person::new).forEach(System.out::println);
}

运行效果：
Person{name=‘宋远桥’}
Person{name=‘苏星河’}
Person{name=‘石破天’}
Person{name=‘张天爱’}
Person{name=‘张二狗’}

方法引用

1.前言：看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式：

public class Demo01PrintSimple {
private static void printString(Printable data) {
data.print("Hello, World!");
}
public static void main(String[] args) {
printString(s ‐> System.out.println(s));
}
}

2.中 printString 方法只管调用 Printable 接口的 print 方法，而并不管 print 方法的具体实现逻辑会将字符串打印到什么地方去。

3.main 方法通过Lambda表达式指定了函数式接口 Printable 的具体操作方案为：拿到 String（类型可推导，所以可省略）数据后，在控制台中输出它。

4.这段代码的问题在于：
（1）对字符串进行控制台打印输出的操作方案，明明已经有了现成的实现，那就是 System.out 对象中的 println(String) 方法。

（2）既然Lambda希望做的事情就是调用 println(String) 方法，那何必自己手动调用呢？

用方法引用改进代码

public class Demo02PrintRef {
private static void printString(Printable data) {
data.print("Hello, World!");
}
public static void main(String[] args) {
printString(System.out::println);
}
}

1.其中的双冒号 :: 写法，这被称为“方法引用”，而双冒号是一种新的语法。

方法引用符

1.双冒号 :: 为引用运算符，而它所在的表达式被称为方法引用。

2.如果Lambda要表达的函数方案已经存在于某个方法的实现中，那么则可以通过双冒号来引用该方法作为Lambda的替代者。

3.语义分析： System.out 对象中有一个重载的 println(String) 方法恰好就是我们所需要的。那么对于 printString 方法的函数式接口参数，对比下面两种写法，完全等效：
（1）Lambda表达式写法： s -> System.out.println(s);

（2）方法引用写法： System.out::println

4.第一种语义是指：拿到参数之后经Lambda之手，继而传递给 System.out.println 方法去处理。

5.第二种等效写法的语义是指：直接让 System.out 中的 println 方法来取代Lambda。

推导与省略

1.使用Lambda，那么根据“可推导就是可省略”的原则，无需指定参数类型，也无需指定的重载形式——它们都将被自动推导。而如果使用方法引用，也是同样可以根据上下文进行推导。

2.这段代码将会调用 println 方法的不同重载形式，将函数式接口改为int类型的参数：

@FunctionalInterface
public interface PrintableInteger {
void print(int str);
}

上下文变了之后可以自动推导出唯一对应的匹配重载，所以方法引用没有任何变化：

public class Demo03PrintOverload {
private static void printInteger(PrintableInteger data) {
data.print(1024);
}
public static void main(String[] args) {
printInteger(System.out::println);
}
}

这次方法引用将会自动匹配到 println(int) 的重载形式。

通过对象名引用成员方法

1.如果一个类中已经存在了一个成员方法：

public class MethodRefObject {
public void printUpperCase(String str) {
System.out.println(str.toUpperCase());
}
}

函数式接口仍然定义为：

@FunctionalInterface
public interface Printable {
void print(String str);
}

要使用这个 printUpperCase 成员方法来替代 Printable 接口的Lambda的时候，已经具有了 MethodRefObject 类的对象实例，则可以通过对象名引用成员方法，代码为：

public class Demo04MethodRef {
private static void printString(Printable lambda) {
lambda.print("Hello");
}
public static void main(String[] args) {
MethodRefObject obj = new MethodRefObject();
printString(obj::printUpperCase);
}
}

通过类名称引用静态方法

函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Calcable {
int calc(int num);
}

使用Lambda表达式：

public class Demo05Lambda {
private static void method(int num, Calcable lambda) {
System.out.println(lambda.calc(num));
}
public static void main(String[] args) {
method(‐10, n ‐> Math.abs(n));
}
}

使用方法引用的更好写法是：

public class Demo06MethodRef {
private static void method(int num, Calcable lambda) {
System.out.println(lambda.calc(num));
}
public static void main(String[] args) {
method(‐10, Math::abs);
}
}

通过super引用成员方法

函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Greetable {
void greet();
}

父类 Human 的内容：

public class Human {
public void sayHello() {
System.out.println("Hello!");
}
}

子类 Man 的内容，其中使用了Lambda的写法：

public class Man extends Human {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("大家好,我是Man!");
}
//定义方法method,参数传递Greetable接口
public void method(Greetable g){
g.greet();
}
public void show(){
//调用method方法,使用Lambda表达式
method(()‐>{
//创建Human对象,调用sayHello方法
new Human().sayHello();
});
//简化Lambda
method(()‐>new Human().sayHello());
//使用super关键字代替父类对象
method(()‐>super.sayHello());
}
}

使用方法引用来调用父类中的 sayHello 方法会更好，例如另一个子类 Woman ：

public class Man extends Human {
@Override
public void sayHello() {
System.out.println("大家好,我是Man!");
}
//定义方法method,参数传递Greetable接口
public void method(Greetable g){
g.greet();
}
public void show(){
method(super::sayHello);
}
}

通过this引用成员方法

this代表当前对象，如果需要引用的方法就是当前类中的成员方法，那么可以使用“this::成员方法”的格式来使用方法引用。首先是简单的函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface Richable {
void buy();
}

是一个丈夫 Husband 类：

public class Husband {
private void marry(Richable lambda) {
lambda.buy();
}
public void beHappy() {
marry(() ‐> System.out.println("买套房子"));
}
}

开心方法 beHappy 调用了结婚方法 marry ，后者的参数为函数式接口 Richable ，所以需要一个Lambda表达式。但是如果这个Lambda表达式的内容已经在本类当中存在了，则可以对 Husband 丈夫类进行修改：

public class Husband {
private void buyHouse() {
System.out.println("买套房子");
}
private void marry(Richable lambda) {
lambda.buy();
}
public void beHappy() {
marry(() ‐> this.buyHouse());
}
}

方法引用进行替换，则更好的写法为：

public class Husband {
private void buyHouse() {
System.out.println("买套房子");
}
private void marry(Richable lambda) {
lambda.buy();
}
public void beHappy() {
marry(this::buyHouse);
}
}

类的构造器引用

1.构造器的名称与类名完全一样，并不固定。所以构造器引用使用类名称::new 的格式表示。

代码示例：
Person 类：

public class Person {
private String name;
public Person(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}

创建 Person 对象的函数式接口：

public interface PersonBuilder {
Person buildPerson(String name);
}

使用这个函数式接口，可以通过Lambda表达式：

public class Demo09Lambda {
public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
}
public static void main(String[] args) {
printName("赵", name ‐> new Person(name));
}
}

通过构造器引用，有更好的写法：

public class Demo10ConstructorRef {
public static void printName(String name, PersonBuilder builder) {
System.out.println(builder.buildPerson(name).getName());
}
public static void main(String[] args) {
printName("赵", Person::new);
}
}

数组的构造器引用

1.数组也是 Object 的子类对象，所以同样具有构造器，只是语法稍有不同。如果对应到Lambda的使用场景中时，需要一个函数式接口：

@FunctionalInterface
public interface ArrayBuilder {
int[] buildArray(int length);
}

应用该接口的时候，可以通过Lambda表达式：

public class Demo11ArrayInitRef {
private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
return builder.buildArray(length);
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = initArray(10, length ‐> new int[length]);
}
}

使用数组的构造器引用：

public class Demo12ArrayInitRef {
private static int[] initArray(int length, ArrayBuilder builder) {
return builder.buildArray(length);
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = initArray(10, int[]::new);
}
}