一、Stream

Stream是什么

Java 8新增了一个API叫做Stream ，Stream的英文可以理解为流动的液体，其实这就是一个辅助处理集合数据的工具类，工具的更新必然带来的是生产力的提升，这里的生产力代表的就是整洁优雅的代码，更高的灵活度，更好的性能。相信各类的技术文章（包括博客和书籍）已经写过无数遍了。比如下面摘录《Java 8实战》关于流的描述：

流是Java API的新成员，它允许你以声明性方式处理数据集合（通过查询语句来表达，而不是临时编写一个实现）。就现在来说，你可以把它们看成遍历数据集的高级迭代器。此外，流还可以透明地并行处理，你无需写任何多线程代码了！

这段话的表述个人感觉类似于抓手、赋能、心智之类的PPT黑话，看着挺高级的，也能懂一些，但也不是很懂，反正如果对于不知道Stream的人，并不能建立直接的理解。

所以流到底是什么呢？是一个接口。让我们看看它的声明：

public interface Stream extends BaseStream> {

  Stream filter(Predicate predicate);

  Stream map(Function mapper);

  void forEach(Consumer action);

  …

}

就是个接口，然后这个借口有一些抽象方法：filter，map，forEach等等。我们可以看到有些方法返回了新的Stream，有些直接是void。这个接口用来干什么用呢？处理集合数据。为什么这么说？看下面一个Collection接口的方法：

public interface Collection extends Iterable {

  …

  default Stream stream() {

        return StreamSupport.stream(spliterator(), false);

    }

}

那么所有继承了Collection的接口都可以直接创建Stream，然后再执行Stream里面的操作。所以这么看下来，首先得承认书中的表述是高度抽象且精炼的，这是书籍该做的事情。但从易于理解的角度，我觉得可以说是简洁高效安全的处理集合数据的工具类。如下图所示，Stream是一个中间过程。

需要注意的点

首先Stream不是一个数据结构，它不存储任何数据，它是一种数据处理工具，代表了一种能力。Stream不会对处理的数据本身做任何修改，永远都是返回新的Stream或者最终的处理结果。Stream可以有多个中间操作，但只能有一个终端操作，因为终端操作就求值了。一个Stream只能用一次，不能多次复用。（因为它不存储数据，只是一个转换能力）。

能力范围

Stream随着Java 8的发布已经8年多了，在我有限的职业生涯里，碰到的一些职场新人依然有些人觉得使用for或者iterator来遍历集合更易读易懂。但如果他真正了解Stream所蕴含的能力后，应该会转变想法。下面简单介绍一下Stream都提供了什么样的能力。

生成流java.util.stream.Stream#of(T… values) 。首先stream接口本身提供了一个静态默认方法，可以直接创建，这里的可变参数会被解析成一个数组。java.util.Collection#stream()java.util.Arrays#stream(T[] array)java.nio.file.Files#list(Path dir)java.nio.file.Files#lines(Path path)

可以看到，可以操作stream的对象基本为List或者Array

2. 筛选和切片

这可能是用的非常多的功能。对应的方法为：

filter：接受一个Predicate断言函数，用来遍历元素是否符合断言条件。可以简单的理解为一个过滤器。distinct：无参数，将所有元素去重，和数据库的distinct关键词能力一样。limit：接受一个int型长度字段，表示要保留多少个元素，需要注意的时候limit并不排序。skip：和limit相对应，接受一个int型长度字段表示跳过多少个元素，也不排序。

下面举个例子：

Stream.of(“d2”, “a2”, “b1”, “a3”, “c1”, “a4”, “a2”, “a1”)

        .filter(x -> x.startsWith(“a”))

        .distinct()

        .skip(1)

        .limit(3)

        .forEach(System.out::println);

  }

// output:

a3

a4

a1

3. 映射/转换

这里主要是map，map代表了一种对应关系，即地图坐标与实际地点的对应关系，我们有了经纬度就可以准确的找到地址，这个例子可以很形象的解释map命名的由来和功能。

map：接受一个Function作为参数，即输入一个值，返回另一个值，满足转换的语义。flatmap：同样接受一个Function作为参数，不同的是这个Function中有一个参数是一个stream，返回的也是一个stream，意为将多个stream连成一个stream。

同样，举个简单的例子：

Stream.of(“d2”, “a2”, “b1”, “a3”, “c1”, “a4”, “a2”, “a1”)

        .filter(x -> x.startsWith(“a”))

        .map(String::toUpperCase)

        .forEach(System.out::println);

//output

A2

A3

A4

A2

A1

List list = Stream.of(“Hello”, “world!”)

        .map(s -> s.split(“”))

        .flatMap(Arrays::stream)

        .collect(Collectors.toList());

System.out.println(list);

//output

[H, e, l, l, o, w, o, r, l, d, !]

4. 查找和匹配

这里的能力可以认为是一个加强版的contains方法，具备多种查找匹配能力。

allMatch：返回boolean，接受一个Predicate断言，确认全部元素均满足这个条件则返回true，否则返回falseanyMatch：与allMatch类似，但从语义上可以区分只要任意元素满足条件即可noneMatch：同样，要求没有任何元素满足条件findFirst：返回一个Optional，里面是满足条件的名列前茅个元素findAny：返回Optional，里面是满足条件的任一元素

这里需要解惑的是findAny与findFirst的区别，因为这两个都是找到满足条件的元素就返回，但findFirst会在限制并行流的计算，会严格按照集合中元素的顺序来依次查找。findAny就不会有这个限制。如果非并行计算场景，这二者并无区别。

下面依旧举简单的例子说明：

boolean b1 = Stream.of(“d2”, “a2”, “b1”, “a3”, “c1”, “a4”, “a2”, “a1”)

        .anyMatch(x -> x.startsWith(“a”));

    System.out.println(b1);

//output: true

String s2 = Stream.of(“d2”, “a2”, “b1”, “a3”, “c1”, “a4”, “a2”, “a1”)

        .filter(x -> x.startsWith(“a”))

        .findFirst()

        .get();

    System.out.println(s2);

//output: a2

String s3 = Stream.of(“d2”, “a2”, “b1”, “a3”, “c1”, “a4”, “a2”, “a1”)

        .filter(x -> x.startsWith(“a”))

        .findAny()

        .get();

    System.out.println(s3);

//output: a2

//换成并行流

String s4 = Stream.of(“d2”, “a2”, “b1”, “a3”, “c1”, “a4”, “a2”, “a1”)

        .parallel()

        .filter(x -> x.startsWith(“a”))

        .findFirst()

        .get();

    System.out.println(s4);

//output: a2

String s5 = Stream.of(“d2”, “a2”, “b1”, “a3”, “c1”, “a4”, “a2”, “a1”)

        .parallel()

        .filter(x -> x.startsWith(“a”))

        .findAny()

        .get();

    System.out.println(s5);

//output: a4

5. 归约

归约是一个比较复杂的数学理论，通常是用于将一个未知的问题转换成另一些已知问题，同时这些已知的问题和未知的问题存在某种关联。这里不做详细探讨。在Stream API有一些方法就是用的类似的归约的思想，将大的集合计算分解成小的函数计算并最终合成结果。

延伸阅读：

二、流是什么

流是一个很抽象的概念，只有多用才能理解。但是流绝对不是一个容器，这是一个典型的误解。容器可以被视为一个流，或者可以用流的方式来读写，但流不是容器。

譬如说，网络流（NetworkStream）就不是一个容器，也正因为流不是一个容器，所以流不存在拷贝。我们可以拷贝文件，拷贝内存，但是不能拷贝一个流。

同理，标准输入输出流显然也不是容器。如果是说.NET Framework中的Stream对象，其实我觉得他更像一个设备（Device）。这个设备提供或者不提供三个方法：读（Read )、写（Write）、检索（Seek），但是一个设备必须至少提供读或者写中的一个方法。