【Java】Java8新特性之Stream API、Optional类

Stream API

　　Java8中有两大最为重要的改变。第一个是 Lambda 表达式;另外一个则 是 Stream API。

• Stream API ( java.util.stream) 把真正的函数式编程风格引入到Java中。这 是目前为止对Java类库最好的补充，因为Stream API可以极大提供Java程 序员的生产力，让程序员写出高效率、干净、简洁的代码。

• Stream 是 Java8 中处理集合的关键抽象概念，它可以指定你希望对集合进 行的操作，可以执行非常复杂的查找、过滤和映射数据等操作。 使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。 也可以使用 Stream API 来并行执行操作。简言之，Stream API 提供了一种 高效且易于使用的处理数据的方式。

为什么要使用Stream API

• 实际开发中，项目中多数数据源都来自于Mysql，Oracle等。但现在数 据源可以更多了，有MongDB，Radis等，而这些NoSQL的数据就需要 Java层面去处理。

• Stream 和 Collection 集合的区别:Collection 是一种静态的内存数据 结构，而 Stream 是有关计算的。前者是主要面向内存，存储在内存中， 后者主要是面向 CPU，通过 CPU 实现计算。

什么是 Stream

　　Stream是数据渠道，用于操作数据源(集合、数组等)所生成的元素序列。 “集合讲的是数据，Stream讲的是计算!”

　　注意:

　　1\Stream 自己不会存储元素。

　　2\Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。

　　3\Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行。

Stream 的操作三个步骤　　

　　1- 创建 ：Stream 一个数据源(如:集合、数组)，获取一个流

　　2- 中间操作 ：一个中间操作链，对数据源的数据进行处理

　　3- 终止操作(终端操作) ：一旦执行终止操作，就执行中间操作链，并产生结果。之后，不会再被使用

　　

创建 Stream

/**
 * 1. Stream关注的是对数据的运算，与CPU打交道
 *    集合关注的是数据的存储，与内存打交道
 *
 * 2.
 * ①Stream 自己不会存储元素。
 * ②Stream 不会改变源对象。相反，他们会返回一个持有结果的新Stream。
 * ③Stream 操作是延迟执行的。这意味着他们会等到需要结果的时候才执行
 *
 * 3.Stream 执行流程
 * ① Stream的实例化
 * ② 一系列的中间操作（过滤、映射、...)
 * ③ 终止操作
 *
 * 4.说明：
 * 4.1 一个中间操作链，对数据源的数据进行处理
 * 4.2 一旦执行终止操作，就执行中间操作链，并产生结果。之后，不会再被使用
 *
 *
 *  测试Stream的实例化
 *
 */
public class StreamAPITest {

    //创建 Stream方式一：通过集合
    @Test
    public void test1(){
        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();

//        default Stream<E> stream() : 返回一个顺序流
        Stream<Employee> stream = employees.stream();

//        default Stream<E> parallelStream() : 返回一个并行流
        Stream<Employee> parallelStream = employees.parallelStream();
    }

    //创建 Stream方式二：通过数组
    @Test
    public void test2(){
        int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6};
        //调用Arrays类的static <T> Stream<T> stream(T[] array): 返回一个流
        IntStream stream = Arrays.stream(arr);
        
        Employee e1 = new Employee(1001, "Tom");
        Employee e2 = new Employee(1002, "Jerry");
        Employee[] arr1 = new Employee[]{e1, e2};
        Stream<Employee> stream1 = Arrays.stream(arr1);
    }

    //创建 Stream方式三：通过Stream的of()
    @Test
    public void test3(){
        Stream<Integer> stream = Stream.of(1, 2, 3, 4, 5, 6);
    }

    //创建 Stream方式四：创建无限流
    @Test
    public void test4(){
        //      迭代
//      public static<T> Stream<T> iterate(final T seed, final UnaryOperator<T> f)
        //遍历前10个偶数
        Stream.iterate(0, t -> t + 2).limit(10).forEach(System.out::println);

        //      生成
//      public static<T> Stream<T> generate(Supplier<T> s)
        Stream.generate(Math::random).limit(10).forEach(System.out::println);

    }
}

Stream 的中间操作

　　多个中间操作可以连接起来形成一个流水线，除非流水线上触发终止 操作，否则中间操作不会执行任何的处理!而在终止操作时一次性全 部处理，称为“惰性求值”。

 　　

　　

　　

/**
 * 测试Stream的中间操作
 */
public class StreamAPITest1 {
    //1-筛选与切片
    @Test
    public void test1() {
        List<Employee> list = EmployeeData.getEmployees();
//        filter(Predicate p)——接收 Lambda ， 从流中排除某些元素。
        list.stream().filter(e -> e.getSalary() > 7000).forEach(System.out::println);

        System.out.println();
//        limit(n)——截断流，使其元素不超过给定数量。
        list.stream().limit(3).forEach(System.out::println);

        System.out.println();
//        skip(n) —— 跳过元素，返回一个扔掉了前 n 个元素的流。若流中元素不足 n 个，则返回一个空流。与 limit(n) 互补
        list.stream().skip(5).forEach(System.out::println);

        System.out.println();
//        distinct()——筛选，通过流所生成元素的 hashCode() 和 equals() 去除重复元素
        list.add(new Employee(1010, "刘强东", 40, 8000));
        list.add(new Employee(1010, "刘强东", 41, 8000));
        list.add(new Employee(1010, "刘强东", 40, 8000));
        list.add(new Employee(1010, "刘强东", 40, 8000));
        list.add(new Employee(1010, "刘强东", 40, 8000));
        list.stream().distinct().forEach(System.out::println);


    }


    //映射
    @Test
    public void test2() {
//        map(Function f)——接收一个函数作为参数，将元素转换成其他形式或提取信息，该函数会被应用到每个元素上，并将其映射成一个新的元素。
        List<String> list = Arrays.asList("aa", "bb", "cc", "dd");
        list.stream().map(str -> str.toUpperCase()).forEach(System.out::println);

//        练习1：获取员工姓名长度大于3的员工的姓名。
        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
        Stream<String> namesStream = employees.stream().map(Employee::getName);
        namesStream.filter(name -> name.length() > 3).forEach(System.out::println);

        //练习2：
        Stream<Stream<Character>> streamStream = list.stream().map(StreamAPITest1::fromStringtoStream);
        streamStream.forEach(s -> s.forEach(System.out::println));
        System.out.println();
//        flatMap(Function f)——接收一个函数作为参数，将流中的每个值都换成另一个流，然后把所有流连接成一个流。
        Stream<Character> characterStream = list.stream().flatMap(StreamAPITest1::fromStringtoStream);
        characterStream.forEach(System.out::println);
    }

    //将字符串中的多个字符构成的集合转换为对应的Stream的实例
    public static Stream<Character> fromStringtoStream(String str) {
        ArrayList<Character> list = new ArrayList<>();
        for (Character c : str.toCharArray()) {
            list.add(c);
        }
        return list.stream();
    }

    //3-排序
    @Test
    public void test3() {
//        sorted()——自然排序
        List<Integer> list = Arrays.asList(12, 43, 65, 34, 87, 0, -98, 7);
        list.stream().sorted().forEach(System.out::println);
        //抛异常，原因:Employee没有实现Comparable接口
//        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
//        employees.stream().sorted().forEach(System.out::println);

//        sorted(Comparator com)——定制排序
        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
        employees.stream().sorted((e1, e2) -> {
            int ageValue = Integer.compare(e1.getAge(), e2.getAge());
            if (ageValue != 0) {
                return ageValue;
            } else {
                return Double.compare(e1.getSalary(), e2.getSalary());
            }
        }).forEach(System.out::println);
    }
}

Stream 的终止操作

　　终端操作会从流的流水线生成结果。其结果可以是任何不是流的值，例 如:List、Integer，甚至是 void 。

　　流进行了终止操作后，不能再次使用。

 　　

　　

　　

　　

/**
 * 测试Stream的终止操作
 *
 */
public class StreamAPITest2 {
    //1-匹配与查找
    @Test
    public void test1(){
        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();

//        allMatch(Predicate p)——检查是否匹配所有元素。
//          练习：是否所有的员工的年龄都大于18
        boolean allMatch = employees.stream().allMatch(e -> e.getAge() > 18);
        System.out.println(allMatch);

//        anyMatch(Predicate p)——检查是否至少匹配一个元素。
//         练习：是否存在员工的工资大于 10000
        boolean anyMatch = employees.stream().anyMatch(e -> e.getSalary() > 10000);
        System.out.println(anyMatch);

//        noneMatch(Predicate p)——检查是否没有匹配的元素。
//          练习：是否存在员工姓“雷”
        boolean noneMatch = employees.stream().noneMatch(e -> e.getName().startsWith("雷"));
        System.out.println(noneMatch);

//        findFirst——返回第一个元素
        Optional<Employee> first = employees.stream().findFirst();
        System.out.println(first);

//        findAny——返回当前流中的任意元素
        Optional<Employee> any = employees.parallelStream().findAny();
        System.out.println(any);
    }

    @Test
    public void test2(){
        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();

        // count——返回流中元素的总个数
        long count = employees.stream().count();
        System.out.println(count);

//        max(Comparator c)——返回流中最大值
//        练习：返回最高的工资：
        Stream<Double> salaryStream = employees.stream().map(employee -> employee.getSalary());
        Optional<Double> max = salaryStream.max(Double::compareTo);
        System.out.println(max);

//        min(Comparator c)——返回流中最小值
//        练习：返回最低工资的员工
        Optional<Employee> min = employees.stream().min((e1, e2) -> Double.compare(e1.getSalary(), e2.getSalary()));
        System.out.println(min);
        System.out.println();


//        forEach(Consumer c)——内部迭代
        employees.stream().forEach(System.out::println);
        System.out.println();

        //使用集合的遍历操作
        employees.forEach(System.out::println);
    }

    //2-归约
    @Test
    public void test3(){

//        reduce(T identity, BinaryOperator)——可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 T
//        练习1：计算1-10的自然数的和
        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
        Integer sum = list.stream().reduce(0, Integer::sum);
        System.out.println(sum);

//        reduce(BinaryOperator) ——可以将流中元素反复结合起来，得到一个值。返回 Optional<T>
//        练习2：计算公司所有员工工资的总和
        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
        Stream<Double> salaryStream = employees.stream().map(Employee::getSalary);
        Optional<Double> sumMoney = salaryStream.reduce(Double::sum);
        System.out.println(sumMoney);
    }

    //3-收集
    @Test
    public void test4() {
//        collect(Collector c)——将流转换为其他形式。接收一个 Collector接口的实现，用于给Stream中元素做汇总的方法
//        练习1：查找工资大于6000的员工，结果返回为一个List或Set

        List<Employee> employees = EmployeeData.getEmployees();
        List<Employee> employeeList = employees.stream().filter(e -> e.getSalary() > 6000).collect(Collectors.toList());
        employeeList.forEach(System.out::println);
        System.out.println();

        Set<Employee> employeeSet = employees.stream().filter(e -> e.getSalary() > 6000).collect(Collectors.toSet());
        employeeSet.forEach(System.out::println);
    }
}

Optional类

• Optional提供很多有用的方法，这样我们就不用显式进行空值检测。

• 创建Optional类对象的方法:

  • Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例，t必须非空;  
  • Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例
  • Optional.ofNullable(T t):t可以为null

• 判断Optional容器中是否包含对象:

  • boolean isPresent() : 判断是否包含对象

  • void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) :如果有值，就执行Consumer接口的实现代码，并且该值会作为参数传给它。

• 获取Optional容器的对象:

• • T get(): 如果调用对象包含值，返回该值，否则抛异常

  • T orElse(T other) :如果有值则将其返回，否则返回指定的other对象。

  • T orElseGet(Supplier<? extends T> other) :如果有值则将其返回，否则返回由

    Supplier接口实现提供的对象。

  • T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) :如果有值则将其返回，否则抛出由Supplier接口实现提供的异常。

Option类代码举例

public class Boy {
    private Girl girl;

    @Override
    public String toString() {
        return "Boy{" +
                "girl=" + girl +
                '}';
    }

    public Girl getGirl() {
        return girl;
    }

    public void setGirl(Girl girl) {
        this.girl = girl;
    }

    public Boy() {

    }

    public Boy(Girl girl) {

        this.girl = girl;
    }
}

public class Girl {

    private String name;

    @Override
    public String toString() {
        return "Girl{" +
                "name='" + name + '\'' +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Girl() {

    }

    public Girl(String name) {

        this.name = name;
    }
}

/**
 * Optional类：为了在程序中避免出现空指针异常而创建的。
 *
 * 常用的方法：ofNullable(T t)
 *            orElse(T t)
 *
 */
public class OptionalTest {

/*
Optional.of(T t) : 创建一个 Optional 实例，t必须非空；
Optional.empty() : 创建一个空的 Optional 实例
Optional.ofNullable(T t)：t可以为null

 */
    @Test
    public void test1(){
        Girl girl = new Girl();
//        girl = null;
        //of(T t):保证t是非空的
        Optional<Girl> optionalGirl = Optional.of(girl);

        System.out.println(optionalGirl.get());
    }

    @Test
    public void test2(){
        Girl girl = new Girl();
//        girl = null;
        //ofNullable(T t)：t可以为null
        Optional<Girl> optionalGirl = Optional.ofNullable(girl);
        System.out.println(optionalGirl);
        //orElse(T t1):如果单前的Optional内部封装的t是非空的，则返回内部的t.
        //如果内部的t是空的，则返回orElse()方法中的参数t1.
        Girl girl1 = optionalGirl.orElse(new Girl("赵丽颖"));
        System.out.println(girl1);

    }


    public String getGirlName(Boy boy){
        return boy.getGirl().getName();
    }

    @Test
    public void test3(){
        Boy boy = new Boy();
        boy = null;
        String girlName = getGirlName(boy);
        System.out.println(girlName);

    }
    //优化以后的getGirlName():
    public String getGirlName1(Boy boy){
        if(boy != null){
            Girl girl = boy.getGirl();
            if(girl != null){
                return girl.getName();
            }
        }

        return null;

    }

    @Test
    public void test4(){
        Boy boy = new Boy();
        boy = null;
        String girlName = getGirlName1(boy);
        System.out.println(girlName);

    }

    //使用Optional类的getGirlName():
    public String getGirlName2(Boy boy){

        Optional<Boy> boyOptional = Optional.ofNullable(boy);
        //此时的boy1一定非空
        Boy boy1 = boyOptional.orElse(new Boy(new Girl("迪丽热巴")));

        Girl girl = boy1.getGirl();

        Optional<Girl> girlOptional = Optional.ofNullable(girl);
        //girl1一定非空
        Girl girl1 = girlOptional.orElse(new Girl("古力娜扎"));

        return girl1.getName();
    }

    @Test
    public void test5(){
        Boy boy = null;
        boy = new Boy();
        boy = new Boy(new Girl("苍老师"));
        String girlName = getGirlName2(boy);
        System.out.println(girlName);

    }



}