十分鐘學會Java8：lambda表達式和Stream API

作者：像風一樣；
來源：後端技術精選 
 

Java8 的新特性：Lambda表達式、強大的 Stream API、全新時間日期 API、ConcurrentHashMap、MetaSpace。總得來說，Java8 的新特性使 Java 的運行速度更快、代碼更少、便於並行、最大化減少空指針異常。

本篇博客將以筆者的一些心得幫助大家快速理解lambda表達式和Stream API.

一：lambda

1.引言

在IDE中，你是否遇到在寫以下列代碼時，被友情提示的情況：

new Thread(new Runnable() {
 @Override
 public void run() {
 System.out.println("thread");
 }
 });

這時候，我們按一下快捷鍵，IDE自動幫我們把代碼優化為醬個樣子：

new Thread(() -> System.out.println("thread"));

這就是Java8的新特性：lambda表達式

2.lambda表達式

借用引言中的示例，在調用new Thread的含參構造方法時，我們通過匿名內部類的方式實現了Runnable對象，但其實有用的代碼只有System.out.println("thread");這一句，而我們卻要為了這一句去寫這麼多行代碼。正是這個問題，才有了Java8中的lambda表達式。那lambd表達式究竟是如何簡化代碼的呢？

先來看lambda表達式的語法：

() -> {}

1. () : 括號就是接口方法的括號，接口方法如果有參數，也需要寫參數。只有一個參數時，括號可以省略。
2. -> : 分割左右部分的，沒啥好講的。
3. {} : 要實現的方法體。只有一行代碼時，可以不加括號，可以不寫return。

看了上面的解釋，也就不難理解IDE優化後的代碼了。不過看到這裡你也許意識到，如果接口中有多個方法時，按照上面的邏輯lambda表達式恐怕不行了。沒錯，lambda表達式只適用於函數型接口。說白了，函數型接口就是隻有一個抽象方法的接口。這種類型的接口還有一個對應的註解：@FunctionalInterface

為了讓我們在需要這種接口時不再自己去創建，Java8中內置了四大核心函數型接口：

消費型接口（有參無返回值）

Consumer
void accept(T t);

供給型接口（無參有返回值）

Supplier
T get();

函數型接口（有參有返回值）

Function
R apply(T t);

斷言型接口（有參有布爾返回值）

Predicate
boolean test(T t);

看到這裡如果遇到一般的lambda表達式，你應該可以從容面對了，但高級點的恐怕看到還是懵，不要急，其實也不難。

方法引用

lambda表達式還有兩種簡化代碼的手段，它們是方法引用、構造引用。

方法引用是什麼呢？如果我們要實現接口的方法與另一個方法A類似，（這裡的類似是指參數類型與返回值部分相同），我們直接聲明A方法即可。也就是，不再使用lambda表達式的標準形式，改用高級形式。無論是標準形式還是高級形式，都是lambda表達式的一種表現形式。

舉例：

 Function function1 = (x) -> x;
 Function function2 = String::valueOf;

對比Function接口的抽象方法與String的value方法，可以看到它們是類似的。

 R apply(T t);
 public static String valueOf(Object obj) {
 return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
 }

方法引用的語法：

對象::實例方法類::靜態方法類::實例方法

前兩個很容易理解，相當於對象調用實例方法，類調用靜態方法一樣。只是第三個需要特殊說明。

當出現如下這種情況時：

Compare c = (a, b) -> a.equals(b);

用lambda表達式實現Compare接口的抽象方法，並且方法體只有一行，且該行代碼為參數1調用方法傳入參數2。此時，就可以簡化為下面這種形式：

Compare c = String::equals;

也就是“類::實例方法”的形式。

構造引用

先來創建一個供給型接口對象：

Supplier supplier = () -> new String();

在這個lammbda表達式中只做了一件事，就是返回一個新的Test對象，而這種形式可以更簡化：

Supplier supplier = String::new;

提煉一下構造引用的語法：

類名::new

當通過含參構造方法創建對象，並且參數列表與抽象方法的參數列表一致，也就是下面的這種形式：

Function1 function = (x) -> new String(x);

也可以簡化為：

Function1 function = String::new;

特殊點的數組類型：

Function function = (x) -> new String[x];

可以簡化為：

Function 
 function = String[]::new;

3.lambda總結

上面並沒有給出太多的lambda實例，只是側重講了如何去理解lambda表達式。到這裡，不要懵。要記住lambda的本質：為函數型接口的匿名實現進行簡化與更簡化。

所謂的簡化就是lambda的標準形式，所謂的更簡化是在標準形式的基礎上進行方法引用和構造引用。

方法引用是拿已有的方法去實現此刻的接口。

構造引用是對方法體只有一句new Object()的進一步簡化。

二：Stream

在我看來，學習lambda與學習Stream的聯繫就是因為在許多博客、文檔中對Stream API的講解大量使用lambda表達式，導致不學lambda表達式看不懂Stream API。

1.如何理解Stream

Stream 不是集合元素，它不是數據結構並不保存數據，它是有關算法和計算的，它更像一個高級版本的 Iterator。簡單來說，它的作用就是通過一系列操作將數據源（集合、數組）轉化為想要的結果。

2.Stream特點

1. Stream 是不會存儲元素的。
2. Stream 不會改變原對象，相反，他們會返回一個持有結果的新Stream。
3. Stream 操作是延遲執行的。意味著它們會等到需要結果的時候才執行。

3.生成Stream的方式

//Collection系的 stream() 和 parallelStream();
List list = new ArrayList<>();
Stream stream = list.stream();
Stream stringStream = list.parallelStream();
//通過Arrays
Stream stream1 = Arrays.stream(new String[10]);
//通過Stream
Stream stream2 = Stream.of(1, 2, 3);
//無限流
//迭代
Stream iterate = Stream.iterate(0, (x) -> x + 2);
iterate.limit(10).forEach(System.out::println);
//生成
Stream generate = Stream.generate(() -> Math.random());
generate.forEach(System.out::println);
 

4.Stream的中間操作

多箇中間操作連接而成為流水線，流水線不遇到終止操作是不觸發任何處理的，所為又稱為“惰性求值”。

list.stream()
 .map(s -> s + 1) //映射
 .flatMap(s -> Stream.of(s)) 
//和map差不多，但返回類型為Stream，類似list.add()和list.addAll()的區別
 .filter(s -> s < 1000) //過濾
 .limit(5) //限制
 .skip(1) //跳過
 .distinct() //去重
 .sorted() //自然排序
 .sorted(Integer::compareTo) //自定義排序

關於map方法，參數為一個Function函數型接口的對象，也就是傳入一個參數返回一個對象。這個參數就是集合中的每一項。類似Iterator遍歷。其它的幾個操作思想都差不多。

執行上面的方法沒什麼用，因為缺少終止操作。

5.Stream的終止操作

list.stream().allMatch((x) -> x == 555); // 檢查是否匹配所有元素
list.stream().anyMatch(((x) -> x>600)); // 檢查是否至少匹配一個元素
list.stream().noneMatch((x) -> x>500); //檢查是否沒有匹配所有元素
list.stream().findFirst(); // 返回第一個元素
list.stream().findAny(); // 返回當前流中的任意一個元素
list.stream().count(); // 返回流中元素的總個數
list.stream().forEach(System.out::println); //內部迭代
list.stream().max(Integer::compareTo); // 返回流中最大值
Optional min = list.stream().min(Integer::compareTo);//返回流中最小值
System.out.println("min "+min.get());

reduce （歸約）：將流中元素反覆結合起來得到一個值

Integer reduce = list.stream()
 .map(s -> (s + 1))
 .reduce(0, (x, y) -> x + y); 
 //歸約：0為第一個參數x的默認值，x是計算後的返回值，y為每一項的值。
System.out.println(reduce);
Optional reduce1 = list.stream()
 .map(s -> (s + 1))
 .reduce((x, y) -> x + y); 
 // x是計算後的返回值，默認為第一項的值，y為其後每一項的值。
System.out.println(reduce);

collect（收集）：將流轉換為其他形式。需要Collectors類的一些方法。

 //轉集合
 Set collect = list.stream()
 .collect(Collectors.toSet());
 List collect2 = list.stream()
 .collect(Collectors.toList());
 HashSet collect1 = list.stream()
 .collect(Collectors.toCollection(HashSet::new));
 //分組 {group=[444, 555, 666, 777, 555]}
 Map> collect3 = list.stream()
 .collect(Collectors.groupingBy((x) -> "group"));//將返回值相同的進行分組
 System.out.println(collect3);
 //多級分組 {group={777=[777], 666=[666], 555=[555, 555], 444=[444]}}
 Map>> collect4 = list.stream()
 .collect(Collectors.groupingBy((x) -> "group", Collectors.groupingBy((x) -> x)));
 System.out.println(collect4);
 //分區 {false=[444], true=[555, 666, 777, 555]}
 Map> collect5 = list.stream()
 .collect(Collectors.partitioningBy((x) -> x > 500));
 System.out.println(collect5);
 //彙總
 DoubleSummaryStatistics collect6 = list.stream()
 .collect(Collectors.summarizingDouble((x) -> x));
 System.out.println(collect6.getMax());
 System.out.println(collect6.getCount());
 //拼接 444,555,666,777,555
 String collect7 = list.stream()
 .map(s -> s.toString())
 .collect(Collectors.joining(","));
 System.out.println(collect7);
 //最大值
 Optional integer = list.stream()
 .collect(Collectors.maxBy(Integer::compare));
 System.out.println(integer.get());
 

關於Stream的其它用法推薦參考下源碼與API文檔。

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