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  • jdk8与9的新特新

    lanmda函数式编程,基于函数式接口,函数式接口就是只有一个抽象的方法构成的抽象类

    lanmda具有异步加载的作用

    有常见的函数式接口处理日常的编程需求

    方法引用的目的是简化函数式编程即lanmda表达式使用::表示操作

    day12【函数式接口】
    主要内容
    自定义函数式接口
    函数式编程
    常用函数式接口
    教学目标
    能够使用@FunctionalInterface注解
    能够自定义无参无返回函数式接口
    能够自定义有参有返回函数式接口
    能够理解Lambda延迟执行的特点
    能够使用Lambda作为方法的参数
    能够使用Lambda作为方法的返回值
    能够使用Supplier函数式接口
    能够使用Consumer函数式接口
    能够使用Function函数式接口
    能够使用Predicate函数式接口
    第一章 函数式接口
    1.1 概念
    函数式接口在Java中是指:有且仅有一个抽象方法的接口。
    函数式接口,即适用于函数式编程场景的接口。而Java中的函数式编程体现就是Lambda,所以函数式接口就是可
    以适用于Lambda使用的接口。只有确保接口中有且仅有一个抽象方法,Java中的Lambda才能顺利地进行推导。
    备注:“语法糖”是指使用更加方便,但是原理不变的代码语法。例如在遍历集合时使用的for-each语法,其实
    底层的实现原理仍然是迭代器,这便是“语法糖”。从应用层面来讲,Java中的Lambda可以被当做是匿名内部
    类的“语法糖”,但是二者在原理上是不同的。
    1.2 格式
    只要确保接口中有且仅有一个抽象方法即可:
    修饰符 interface 接口名称 {
    public abstract 返回值类型 方法名称(可选参数信息);
    // 其他非抽象方法内容
    }
    由于接口当中抽象方法的public abstract 是可以省略的,所以定义一个函数式接口很简单:
    1.3 @FunctionalInterface注解
    与@Override 注解的作用类似,Java 8中专门为函数式接口引入了一个新的注解: @FunctionalInterface 。该注
    解可用于一个接口的定义上:
    一旦使用该注解来定义接口,编译器将会强制检查该接口是否确实有且仅有一个抽象方法,否则将会报错。需要注
    意的是,即使不使用该注解,只要满足函数式接口的定义,这仍然是一个函数式接口,使用起来都一样。
    1.4 自定义函数式接口
    对于刚刚定义好的MyFunctionalInterface 函数式接口,典型使用场景就是作为方法的参数:
    第二章 函数式编程
    在兼顾面向对象特性的基础上,Java语言通过Lambda表达式与方法引用等,为开发者打开了函数式编程的大门。
    下面我们做一个初探。
    2.1 Lambda的延迟执行
    public interface MyFunctionalInterface {
    void myMethod();
    }
    @FunctionalInterface
    public interface MyFunctionalInterface {
    void myMethod();
    }
    public class Demo09FunctionalInterface {
    // 使用自定义的函数式接口作为方法参数
    private static void doSomething(MyFunctionalInterface inter) {
    inter.myMethod(); // 调用自定义的函数式接口方法
    }
    public static void main(String[] args) {
    // 调用使用函数式接口的方法
    doSomething(() ‐> System.out.println("Lambda执行啦!"));
    }
    }
    有些场景的代码执行后,结果不一定会被使用,从而造成性能浪费。而Lambda表达式是延迟执行的,这正好可以
    作为解决方案,提升性能。
    性能浪费的日志案例
    注:日志可以帮助我们快速的定位问题,记录程序运行过程中的情况,以便项目的监控和优化。
    一种典型的场景就是对参数进行有条件使用,例如对日志消息进行拼接后,在满足条件的情况下进行打印输出:
    这段代码存在问题:无论级别是否满足要求,作为log 方法的第二个参数,三个字符串一定会首先被拼接并传入方
    法内,然后才会进行级别判断。如果级别不符合要求,那么字符串的拼接操作就白做了,存在性能浪费。
    备注:SLF4J是应用非常广泛的日志框架,它在记录日志时为了解决这种性能浪费的问题,并不推荐首先进行
    字符串的拼接,而是将字符串的若干部分作为可变参数传入方法中,仅在日志级别满足要求的情况下才会进
    行字符串拼接。例如: LOGGER.debug("变量{}的取值为{}。", "os", "macOS") ,其中的大括号{} 为占位
    符。如果满足日志级别要求,则会将“os”和“macOS”两个字符串依次拼接到大括号的位置;否则不会进行字
    符串拼接。这也是一种可行解决方案,但Lambda可以做到更好。
    体验Lambda的更优写法
    使用Lambda必然需要一个函数式接口:
    然后对log 方法进行改造:
    public class Demo01Logger {
    private static void log(int level, String msg) {
    if (level == 1) {
    System.out.println(msg);
    }
    }
    public static void main(String[] args) {
    String msgA = "Hello";
    String msgB = "World";
    String msgC = "Java";
    log(1, msgA + msgB + msgC);
    }
    }
    @FunctionalInterface
    public interface MessageBuilder {
    String buildMessage();
    }
    public class Demo02LoggerLambda {
    private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
    if (level == 1) {
    System.out.println(builder.buildMessage());
    }
    }
    这样一来,只有当级别满足要求的时候,才会进行三个字符串的拼接;否则三个字符串将不会进行拼接。
    证明Lambda的延迟
    下面的代码可以通过结果进行验证:
    从结果中可以看出,在不符合级别要求的情况下,Lambda将不会执行。从而达到节省性能的效果。
    扩展:实际上使用内部类也可以达到同样的效果,只是将代码操作延迟到了另外一个对象当中通过调用方法
    来完成。而是否调用其所在方法是在条件判断之后才执行的。
    2.2 使用Lambda作为参数和返回值
    如果抛开实现原理不说,Java中的Lambda表达式可以被当作是匿名内部类的替代品。如果方法的参数是一个函数
    式接口类型,那么就可以使用Lambda表达式进行替代。使用Lambda表达式作为方法参数,其实就是使用函数式
    接口作为方法参数。
    例如java.lang.Runnable 接口就是一个函数式接口,假设有一个startThread 方法使用该接口作为参数,那么就
    可以使用Lambda进行传参。这种情况其实和Thread 类的构造方法参数为Runnable 没有本质区别。
    public static void main(String[] args) {
    String msgA = "Hello";
    String msgB = "World";
    String msgC = "Java";
    log(1, () ‐> msgA + msgB + msgC );
    }
    }
    public class Demo03LoggerDelay {
    private static void log(int level, MessageBuilder builder) {
    if (level == 1) {
    System.out.println(builder.buildMessage());
    }
    }
    public static void main(String[] args) {
    String msgA = "Hello";
    String msgB = "World";
    String msgC = "Java";
    log(2, () ‐> {
    System.out.println("Lambda执行!");
    return msgA + msgB + msgC;
    });
    }
    }
    类似地,如果一个方法的返回值类型是一个函数式接口,那么就可以直接返回一个Lambda表达式。当需要通过一
    个方法来获取一个java.util.Comparator 接口类型的对象作为排序器时,就可以调该方法获取。
    其中直接return一个Lambda表达式即可。
    第三章 常用函数式接口
    JDK提供了大量常用的函数式接口以丰富Lambda的典型使用场景,它们主要在java.util.function 包中被提供。
    下面是最简单的几个接口及使用示例。
    3.1 Supplier接口
    java.util.function.Supplier<T> 接口仅包含一个无参的方法: T get() 。用来获取一个泛型参数指定类型的对
    象数据。由于这是一个函数式接口,这也就意味着对应的Lambda表达式需要“对外提供”一个符合泛型类型的对象
    数据。
    public class Demo04Runnable {
    private static void startThread(Runnable task) {
    new Thread(task).start();
    }
    public static void main(String[] args) {
    startThread(() ‐> System.out.println("线程任务执行!"));
    }
    }
    import java.util.Arrays;
    import java.util.Comparator;
    public class Demo06Comparator {
    private static Comparator<String> newComparator() {
    return (a, b) ‐> b.length() ‐ a.length();
    }
    public static void main(String[] args) {
    String[] array = { "abc", "ab", "abcd" };
    System.out.println(Arrays.toString(array));
    Arrays.sort(array, newComparator());
    System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
    }
    3.2 练习:求数组元素最大值
    题目
    使用Supplier 接口作为方法参数类型,通过Lambda表达式求出int数组中的最大值。提示:接口的泛型请使用
    java.lang.Integer 类。
    解答
    3.3 Consumer接口
    import java.util.function.Supplier;
    public class Demo08Supplier {
    private static String getString(Supplier<String> function) {
    return function.get();
    }
    public static void main(String[] args) {
    String msgA = "Hello";
    String msgB = "World";
    System.out.println(getString(() ‐> msgA + msgB));
    }
    }
    public class Demo02Test {
    //定一个方法,方法的参数传递Supplier,泛型使用Integer
    public static int getMax(Supplier<Integer> sup){
    return sup.get();
    }
    public static void main(String[] args) {
    int arr[] = {2,3,4,52,333,23};
    //调用getMax方法,参数传递Lambda
    int maxNum = getMax(()‐>{
    //计算数组的最大值
    int max = arr[0];
    for(int i : arr){
    if(i>max){
    max = i;
    }
    }
    return max;
    });
    System.out.println(maxNum);
    }
    }
    java.util.function.Consumer<T> 接口则正好与Supplier接口相反,它不是生产一个数据,而是消费一个数据,
    其数据类型由泛型决定。
    抽象方法:accept
    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。基本使用如:
    当然,更好的写法是使用方法引用。
    默认方法:andThen
    如果一个方法的参数和返回值全都是Consumer 类型,那么就可以实现效果:消费数据的时候,首先做一个操作,
    然后再做一个操作,实现组合。而这个方法就是Consumer 接口中的default方法andThen 。下面是JDK的源代码:
    备注: java.util.Objects 的requireNonNull 静态方法将会在参数为null时主动抛出
    NullPointerException 异常。这省去了重复编写if语句和抛出空指针异常的麻烦。
    要想实现组合,需要两个或多个Lambda表达式即可,而andThen 的语义正是“一步接一步”操作。例如两个步骤组
    合的情况:
    import java.util.function.Consumer;
    public class Demo09Consumer {
    private static void consumeString(Consumer<String> function) {
    function.accept("Hello");
    }
    public static void main(String[] args) {
    consumeString(s ‐> System.out.println(s));
    }
    }
    default Consumer<T> andThen(Consumer<? super T> after) {
    Objects.requireNonNull(after);
    return (T t) ‐> { accept(t); after.accept(t); };
    }
    import java.util.function.Consumer;
    public class Demo10ConsumerAndThen {
    private static void consumeString(Consumer<String> one, Consumer<String> two) {
    one.andThen(two).accept("Hello");
    }
    public static void main(String[] args) {
    consumeString(
    s ‐> System.out.println(s.toUpperCase()),
    s ‐> System.out.println(s.toLowerCase()));
    }
    }
    运行结果将会首先打印完全大写的HELLO,然后打印完全小写的hello。当然,通过链式写法可以实现更多步骤的
    组合。
    3.4 练习:格式化打印信息
    题目
    下面的字符串数组当中存有多条信息,请按照格式“ 姓名:XX。性别:XX。”的格式将信息打印出来。要求将打印姓
    名的动作作为第一个Consumer 接口的Lambda实例,将打印性别的动作作为第二个Consumer 接口的Lambda实
    例,将两个Consumer 接口按照顺序“拼接”到一起。
    解答
    3.5 Predicate接口
    有时候我们需要对某种类型的数据进行判断,从而得到一个boolean值结果。这时可以使用
    java.util.function.Predicate<T> 接口。
    抽象方法:test
    Predicate 接口中包含一个抽象方法: boolean test(T t) 。用于条件判断的场景:
    public static void main(String[] args) {
    String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" };
    }
    import java.util.function.Consumer;
    public class DemoConsumer {
    public static void main(String[] args) {
    String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男" };
    printInfo(s ‐> System.out.print("姓名:" + s.split(",")[0]),
    s ‐> System.out.println("。性别:" + s.split(",")[1] + "。"),
    array);
    }
    private static void printInfo(Consumer<String> one, Consumer<String> two, String[] array) {
    for (String info : array) {
    one.andThen(two).accept(info); // 姓名:迪丽热巴。性别:女。
    }
    }
    }
    条件判断的标准是传入的Lambda表达式逻辑,只要字符串长度大于5则认为很长。
    默认方法:and
    既然是条件判断,就会存在与、或、非三种常见的逻辑关系。其中将两个Predicate 条件使用“与”逻辑连接起来实
    现“并且”的效果时,可以使用default方法and 。其JDK源码为:
    如果要判断一个字符串既要包含大写“H”,又要包含大写“W”,那么:
    默认方法:or
    与and 的“与”类似,默认方法or 实现逻辑关系中的“或”。JDK源码为:
    import java.util.function.Predicate;
    public class Demo15PredicateTest {
    private static void method(Predicate<String> predicate) {
    boolean veryLong = predicate.test("HelloWorld");
    System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong);
    }
    public static void main(String[] args) {
    method(s ‐> s.length() > 5);
    }
    }
    default Predicate<T> and(Predicate<? super T> other) {
    Objects.requireNonNull(other);
    return (t) ‐> test(t) && other.test(t);
    }
    import java.util.function.Predicate;
    public class Demo16PredicateAnd {
    private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
    boolean isValid = one.and(two).test("Helloworld");
    System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid);
    }
    public static void main(String[] args) {
    method(s ‐> s.contains("H"), s ‐> s.contains("W"));
    }
    }
    default Predicate<T> or(Predicate<? super T> other) {
    Objects.requireNonNull(other);
    return (t) ‐> test(t) || other.test(t);
    }
    如果希望实现逻辑“字符串包含大写H或者包含大写W”,那么代码只需要将“and”修改为“or”名称即可,其他都不
    变:
    默认方法:negate
    “与”、“或”已经了解了,剩下的“非”(取反)也会简单。默认方法negate 的JDK源代码为:
    从实现中很容易看出,它是执行了test方法之后,对结果boolean值进行“!”取反而已。一定要在test 方法调用之前
    调用negate 方法,正如and 和or 方法一样:
    3.6 练习:集合信息筛选
    题目
    数组当中有多条“姓名+性别”的信息如下,请通过Predicate 接口的拼装将符合要求的字符串筛选到集合
    ArrayList 中,需要同时满足两个条件:
    1. 必须为女生;
    2. 姓名为4个字。
    import java.util.function.Predicate;
    public class Demo16PredicateAnd {
    private static void method(Predicate<String> one, Predicate<String> two) {
    boolean isValid = one.or(two).test("Helloworld");
    System.out.println("字符串符合要求吗:" + isValid);
    }
    public static void main(String[] args) {
    method(s ‐> s.contains("H"), s ‐> s.contains("W"));
    }
    }
    default Predicate<T> negate() {
    return (t) ‐> !test(t);
    }
    import java.util.function.Predicate;
    public class Demo17PredicateNegate {
    private static void method(Predicate<String> predicate) {
    boolean veryLong = predicate.negate().test("HelloWorld");
    System.out.println("字符串很长吗:" + veryLong);
    }
    public static void main(String[] args) {
    method(s ‐> s.length() < 5);
    }
    }
    解答
    3.7 Function接口
    java.util.function.Function<T,R> 接口用来根据一个类型的数据得到另一个类型的数据,前者称为前置条件,
    后者称为后置条件。
    抽象方法:apply
    Function 接口中最主要的抽象方法为: R apply(T t) ,根据类型T的参数获取类型R的结果。
    使用的场景例如:将String 类型转换为Integer 类型。
    public class DemoPredicate {
    public static void main(String[] args) {
    String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" };
    }
    }
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.function.Predicate;
    public class DemoPredicate {
    public static void main(String[] args) {
    String[] array = { "迪丽热巴,女", "古力娜扎,女", "马尔扎哈,男", "赵丽颖,女" };
    List<String> list = filter(array,
    s ‐> "女".equals(s.split(",")[1]),
    s ‐> s.split(",")[0].length() == 4);
    System.out.println(list);
    }
    private static List<String> filter(String[] array, Predicate<String> one,
    Predicate<String> two) {
    List<String> list = new ArrayList<>();
    for (String info : array) {
    if (one.and(two).test(info)) {
    list.add(info);
    }
    }
    return list;
    }
    }
    当然,最好是通过方法引用的写法。
    默认方法:andThen
    Function 接口中有一个默认的andThen 方法,用来进行组合操作。JDK源代码如:
    该方法同样用于“先做什么,再做什么”的场景,和Consumer 中的andThen 差不多:
    第一个操作是将字符串解析成为int数字,第二个操作是乘以10。两个操作通过andThen 按照前后顺序组合到了一
    起。
    请注意,Function的前置条件泛型和后置条件泛型可以相同。
    3.8 练习:自定义函数模型拼接
    题目
    请使用Function 进行函数模型的拼接,按照顺序需要执行的多个函数操作为:
    String str = "赵丽颖,20";
    import java.util.function.Function;
    public class Demo11FunctionApply {
    private static void method(Function<String, Integer> function) {
    int num = function.apply("10");
    System.out.println(num + 20);
    }
    public static void main(String[] args) {
    method(s ‐> Integer.parseInt(s));
    }
    }
    default <V> Function<T, V> andThen(Function<? super R, ? extends V> after) {
    Objects.requireNonNull(after);
    return (T t) ‐> after.apply(apply(t));
    }
    import java.util.function.Function;
    public class Demo12FunctionAndThen {
    private static void method(Function<String, Integer> one, Function<Integer, Integer> two) {
    int num = one.andThen(two).apply("10");
    System.out.println(num + 20);
    }
    public static void main(String[] args) {
    method(str‐>Integer.parseInt(str)+10, i ‐> i *= 10);
    }
    }
    1. 将字符串截取数字年龄部分,得到字符串;
    2. 将上一步的字符串转换成为int类型的数字;
    3. 将上一步的int数字累加100,得到结果int数字。
    解答
    import java.util.function.Function;
    public class DemoFunction {
    public static void main(String[] args) {
    String str = "赵丽颖,20";
    int age = getAgeNum(str, s ‐> s.split(",")[1],
    s ‐>Integer.parseInt(s),
    n ‐> n += 100);
    System.out.println(age);
    }
    private static int getAgeNum(String str, Function<String, String> one,
    Function<String, Integer> two,
    Function<Integer, Integer> three) {
    return one.andThen(two).andThen(three).apply(str);
    }
    }

    day13【Stream流、方法引用】

    主要内容

    Stream流

    方法引用

    教学目标

    能够理解流与集合相比的优点

    能够理解流的延迟执行特点

    能够通过集合、映射或数组获取流

    能够掌握常用的流操作

    能够使用输出语句的方法引用3

    能够通过4种方式使用方法引用

    能够使用类和数组的构造器引用8

    第一章 Stream流

    说到Stream便容易想到I/O Stream,而实际上,谁规定“流”就一定是“IO流”呢?在Java 8中,得益于Lambda所带

    来的函数式编程,引入了一个全新的Stream概念,用于解决已有集合类库既有的弊端。

    1.1 引言

    传统集合的多步遍历代码

    几乎所有的集合(如Collection 接口或Map 接口等)都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元

    素进行操作的时候,除了必需的添加、删除、获取外,最典型的就是集合遍历。例如:

    import java.util.ArrayList;

    import java.util.List;

    public class Demo01ForEach {

    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");

    for (String name : list) {

    System.out.println(name);

    }

    }

    这是一段非常简单的集合遍历操作:对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。

    循环遍历的弊端

    Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么(What),而不是怎么做(How),这点此前已经结合内部类进行

    了对比说明。现在,我们仔细体会一下上例代码,可以发现:

    for循环的语法就是“怎么做”

    for循环的循环体才是“做什么”

    为什么使用循环?因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗?遍历是指每一个元素逐一进行处理,而并不是从

    第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的,后者是方式。

    试想一下,如果希望对集合中的元素进行筛选过滤:

    1. 将集合A根据条件一过滤为子集B;

    2. 然后再根据条件二过滤为子集C。

    那怎么办?在Java 8之前的做法可能为:

    }

    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);

    }

    }

    }

    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。

    每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候,总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么?不是。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。

    那,Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢?

    Stream的更优写法

    下面来看一下借助Java 8的Stream API,什么才叫优雅:

    直接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。代码

    中并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。

    1.2 流式思想概述

    注意:请暂时忘记对传统IO流的固有印象!

    整体来看,流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。

    当需要对多个元素进行操作(特别是多步操作)的时候,考虑到性能及便利性,我们应该首先拼好一个“模型”步骤

    方案,然后再按照方案去执行它。

    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);

    }

    }

    这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作,这是一种集合元素的处理方案,而方案就是一种“函数模

    型”。图中的每一个方框都是一个“流”,调用指定的方法,可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字

    3是最终结果。

    这里的filter 、map 、skip 都是在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count

    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。

    备注:“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型,它并不是集合,也不是数据结构,其本身并不存储任何

    元素(或其地址值)。

    Stream(流)是一个来自数据源的元素队列

    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。

    数据源 流的来源。 可以是集合,数组 等。

    和以前的Collection操作不同, Stream操作还有两个基础的特征:

    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)。

    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。

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

    果,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。

    1.3 获取流

    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。)

    获取一个流非常简单,有以下几种常用的方式:

    所有的Collection 集合都可以通过stream 默认方法获取流;

    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

    首先, 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<>();

    // ...

    根据Map获取流

    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:

    根据数组获取流

    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 ,使用很简单:

    备注: of 方法的参数其实是一个可变参数,所以支持数组。

    1.4 常用方法

    流模型的操作很丰富,这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种:

    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。)

    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。本小节中,终结方法包括count 和forEach 方法。

    备注:本小节之外的更多方法,请自行参考API文档。

    Stream<String> stream3 = vector.stream();

    }

    }

    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();

    }

    }

    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);

    }

    }

    逐一处理:forEach

    虽然方法名字叫forEach ,但是与for循环中的“for-each”昵称不同。

    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

    基本使用:

    过滤:filter

    可以通过filter 方法将一个流转换成另一个子集流。方法签名:

    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

    此前我们已经学习过java.util.stream.Predicate 函数式接口,其中唯一的抽象方法为:

    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。

    基本使用

    Stream流中的filter 方法基本使用的代码如:

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

    java.util.function.Consumer<T>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。

    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));

    }

    }

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

    boolean test(T t);

    在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件:必须姓张。

    映射:map

    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。方法签名:

    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

    此前我们已经学习过java.util.stream.Function 函数式接口,其中唯一的抽象方法为:

    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”。

    基本使用

    Stream流中的map 方法基本使用的代码如:

    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

    正如旧集合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:

    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"));

    }

    }

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

    R apply(T t);

    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));

    }

    }

    long count();

    该方法返回一个long值代表元素个数(不再像旧集合那样是int值)。基本使用:

    取用前几个:limit

    limit 方法可以对流进行截取,只取用前n个。方法签名:

    参数是一个long型,如果集合当前长度大于参数则进行截取;否则不进行操作。基本使用:

    跳过前几个:skip

    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:

    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 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

    }

    }

    Stream<T> limit(long maxSize);

    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

    }

    }

    Stream<T> skip(long n);

    组合:concat

    如果有两个流,希望合并成为一个流,那么可以使用Stream 接口的静态方法concat :

    备注:这是一个静态方法,与java.lang.String 当中的concat 方法是不同的。

    该方法的基本使用代码如:

    1.5 练习:集合元素处理(传统方式)

    题目

    现在有两个ArrayList 集合存储队伍当中的多个成员姓名,要求使用传统的for循环(或增强for循环)依次进行以

    下若干操作步骤:

    1. 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。

    2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人;存储到一个新集合中。

    3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名;存储到一个新集合中。

    4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人;存储到一个新集合中。

    5. 将两个队伍合并为一个队伍;存储到一个新集合中。

    6. 根据姓名创建Person 对象;存储到一个新集合中。

    7. 打印整个队伍的Person对象信息。

    两个队伍(集合)的代码如下:

    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

    }

    }

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

    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);

    }

    }

    import java.util.ArrayList;

    而Person 类的代码为:

    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");

    // ....

    }

    }

    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;

    }

    解答

    既然使用传统的for循环写法,那么:

    }

    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));

    }

    运行结果为:

    1.6 练习:集合元素处理(Stream方式)

    题目

    将上一题当中的传统for循环写法更换为Stream流式处理方式。两个集合的初始内容不变, Person 类的定义也不

    变。

    解答

    等效的Stream流式处理代码为:

    // 打印整个队伍的Person对象信息。

    for (Person person : totalPersonList) {

    System.out.println(person);

    }

    }

    }

    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'}

    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);

    }

    运行效果完全一样:

    第二章 方法引用

    在使用Lambda表达式的时候,我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案:拿什么参数做什么操作。那么考虑

    一种情况:如果我们在Lambda中所指定的操作方案,已经有地方存在相同方案,那是否还有必要再写重复逻辑?

    2.1 冗余的Lambda场景

    来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式:

    在Printable 接口当中唯一的抽象方法print 接收一个字符串参数,目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda

    来使用它的代码很简单:

    其中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。而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。

    2.2 问题分析

    这段代码的问题在于,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。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?

    2.3 用方法引用改进代码

    }

    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'}

    @FunctionalInterface

    public interface Printable {

    void print(String str);

    }

    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));

    }

    }

    能否省去Lambda的语法格式(尽管它已经相当简洁)呢?只要“引用”过去就好了:

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

    2.4 方法引用符

    双冒号:: 为引用运算符,而它所在的表达式被称为方法引用。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。

    语义分析

    例如上例中, 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:

    Lambda表达式写法: s -> System.out.println(s);

    方法引用写法: System.out::println

    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。

    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。两种写法的执行效果完全一

    样,而第二种方法引用的写法复用了已有方案,更加简洁。

    注:Lambda 中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常

    推导与省略

    如果使用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。

    函数式接口是Lambda的基础,而方法引用是Lambda的孪生兄弟。

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

    由于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 Demo02PrintRef {

    private static void printString(Printable data) {

    data.print("Hello, World!");

    }

    public static void main(String[] args) {

    printString(System.out::println);

    }

    }

    @FunctionalInterface

    public interface PrintableInteger {

    void print(int str);

    }

    这次方法引用将会自动匹配到println(int) 的重载形式。

    2.5 通过对象名引用成员方法

    这是最常见的一种用法,与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法:

    函数式接口仍然定义为:

    那么当需要使用这个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:

    2.6 通过类名称引用静态方法

    由于在java.lang.Math 类中已经存在了静态方法abs ,所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时,有两种写

    法。首先是函数式接口:

    public class Demo03PrintOverload {

    private static void printInteger(PrintableInteger data) {

    data.print(1024);

    }

    public static void main(String[] args) {

    printInteger(System.out::println);

    }

    }

    public class MethodRefObject {

    public void printUpperCase(String str) {

    System.out.println(str.toUpperCase());

    }

    }

    @FunctionalInterface

    public interface Printable {

    void print(String str);

    }

    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);

    }

    }

    第一种写法是使用Lambda表达式:

    但是使用方法引用的更好写法是:

    在这个例子中,下面两种写法是等效的:

    Lambda表达式: n -> Math.abs(n)

    方法引用: Math::abs

    2.7 通过super引用成员方法

    如果存在继承关系,当Lambda中需要出现super调用时,也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口:

    然后是父类Human 的内容:

    @FunctionalInterface

    public interface Calcable {

    int calc(int num);

    }

    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));

    }

    }

    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);

    }

    }

    @FunctionalInterface

    public interface Greetable {

    void greet();

    }

    public class Human {

    public void sayHello() {

    System.out.println("Hello!");

    }

    }

    最后是子类Man 的内容,其中使用了Lambda的写法:

    但是如果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 :

    在这个例子中,下面两种写法是等效的:

    Lambda表达式: () -> super.sayHello()

    方法引用: super::sayHello

    2.8 通过this引用成员方法

    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());

    }

    }

    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);

    }

    }

    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:

    下面是一个丈夫Husband 类:

    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:

    如果希望取消掉Lambda表达式,用方法引用进行替换,则更好的写法为:

    @FunctionalInterface

    public interface Richable {

    void buy();

    }

    public class Husband {

    private void marry(Richable lambda) {

    lambda.buy();

    }

    public void beHappy() {

    marry(() ‐> System.out.println("买套房子"));

    }

    }

    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());

    }

    }

    在这个例子中,下面两种写法是等效的:

    Lambda表达式: () -> this.buyHouse()

    方法引用: this::buyHouse

    2.9 类的构造器引用

    由于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。首先是一个简单

    的Person 类:

    然后是用来创建Person 对象的函数式接口:

    要使用这个函数式接口,可以通过Lambda表达式:

    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);

    }

    }

    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;

    }

    }

    public interface PersonBuilder {

    Person buildPerson(String name);

    }

    但是通过构造器引用,有更好的写法:

    在这个例子中,下面两种写法是等效的:

    Lambda表达式: name -> new Person(name)

    方法引用: Person::new

    2.10 数组的构造器引用

    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:

    在应用该接口的时候,可以通过Lambda表达式:

    但是更好的写法是使用数组的构造器引用:

    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("赵丽颖", name ‐> new Person(name));

    }

    }

    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("赵丽颖", Person::new);

    }

    }

    @FunctionalInterface

    public interface ArrayBuilder {

    int[] buildArray(int length);

    }

    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]);

    }

    }

    在这个例子中,下面两种写法是等效的:

    Lambda表达式: length -> new int[length]

    方法引用: int[]::new

    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);

    }

    }

    day13【Stream流、方法引用】 主要内容 Stream流 方法引用 教学目标 能够理解流与集合相比的优点 能够理解流的延迟执行特点 能够通过集合、映射或数组获取流 能够掌握常用的流操作 能够使用输出语句的方法引用3 能够通过4种方式使用方法引用 能够使用类和数组的构造器引用8 第一章 Stream流 说到Stream便容易想到I/O Stream,而实际上,谁规定“流”就一定是“IO流”呢?在Java 8中,得益于Lambda所带 来的函数式编程,引入了一个全新的Stream概念,用于解决已有集合类库既有的弊端。 1.1 引言 传统集合的多步遍历代码 几乎所有的集合(如 Collection 接口或 Map 接口等)都支持直接或间接的遍历操作。而当我们需要对集合中的元 素进行操作的时候,除了必需的添加、删除、获取外,最典型的就是集合遍历。例如: import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Demo01ForEach { public static void main(String[] args) { List 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"); for (String name : list) { System.out.println(name); } } 这是一段非常简单的集合遍历操作:对集合中的每一个字符串都进行打印输出操作。 循环遍历的弊端 Java 8的Lambda让我们可以更加专注于做什么(What),而不是怎么做(How),这点此前已经结合内部类进行 了对比说明。现在,我们仔细体会一下上例代码,可以发现: for循环的语法就是“怎么做” for循环的循环体才是“做什么” 为什么使用循环?因为要进行遍历。但循环是遍历的唯一方式吗?遍历是指每一个元素逐一进行处理,而并不是从 第一个到最后一个顺次处理的循环。前者是目的,后者是方式。 试想一下,如果希望对集合中的元素进行筛选过滤: 1. 将集合A根据条件一过滤为子集B; 2. 然后再根据条件二过滤为子集C。 那怎么办?在Java 8之前的做法可能为: } import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Demo02NormalFilter { public static void main(String[] args) { List 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 zhangList = new ArrayList<>(); for (String name : list) { if (name.startsWith("张")) { zhangList.add(name); } } List shortList = new ArrayList<>(); for (String name : zhangList) { if (name.length() == 3) { shortList.add(name); } } for (String name : shortList) { System.out.println(name); } } } 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。 每当我们需要对集合中的元素进行操作的时候,总是需要进行循环、循环、再循环。这是理所当然的么?不是。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。 那,Lambda的衍生物Stream能给我们带来怎样更加优雅的写法呢? Stream的更优写法 下面来看一下借助Java 8的Stream API,什么才叫优雅: 直接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。代码 中并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。 1.2 流式思想概述 注意:请暂时忘记对传统IO流的固有印象! 整体来看,流式思想类似于工厂车间的“生产流水线”。 当需要对多个元素进行操作(特别是多步操作)的时候,考虑到性能及便利性,我们应该首先拼好一个“模型”步骤 方案,然后再按照方案去执行它。 import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Demo03StreamFilter { public static void main(String[] args) { List 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); } } 这张图中展示了过滤、映射、跳过、计数等多步操作,这是一种集合元素的处理方案,而方案就是一种“函数模 型”。图中的每一个方框都是一个“流”,调用指定的方法,可以从一个流模型转换为另一个流模型。而最右侧的数字 3是最终结果。 这里的 filter 、 map 、 skip 都是在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 count 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。 备注:“Stream流”其实是一个集合元素的函数模型,它并不是集合,也不是数据结构,其本身并不存储任何 元素(或其地址值)。 Stream(流)是一个来自数据源的元素队列 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。 数据源 流的来源。 可以是集合,数组 等。 和以前的Collection操作不同, Stream操作还有两个基础的特征: 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)。 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。 当使用一个流的时候,通常包括三个基本步骤:获取一个数据源(source)→ 数据转换→执行操作获取想要的结 果,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。 1.3 获取流 java.util.stream.Stream 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。) 获取一个流非常简单,有以下几种常用的方式: 所有的 Collection 集合都可以通过 stream 默认方法获取流; 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 首先, 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 list = new ArrayList<>(); // ... Stream stream1 = list.stream(); Set set = new HashSet<>(); // ... Stream stream2 = set.stream(); Vector vector = new Vector<>(); // ... 根据Map获取流 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: 根据数组获取流 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 ,使用很简单: 备注: of 方法的参数其实是一个可变参数,所以支持数组。 1.4 常用方法 流模型的操作很丰富,这里介绍一些常用的API。这些方法可以被分成两种: 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。) 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。本小节中,终结方法包括 count 和 forEach 方法。 备注:本小节之外的更多方法,请自行参考API文档。 Stream stream3 = vector.stream(); } } 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 keyStream = map.keySet().stream(); Stream valueStream = map.values().stream(); Stream<map.entry<string, string="">> entryStream = map.entrySet().stream(); } } 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 stream = Stream.of(array); } } 逐一处理:forEach 虽然方法名字叫 forEach ,但是与for循环中的“for-each”昵称不同。 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 基本使用: 过滤:filter 可以通过 filter 方法将一个流转换成另一个子集流。方法签名: 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 此前我们已经学习过 java.util.stream.Predicate 函数式接口,其中唯一的抽象方法为: 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。 基本使用 Stream流中的 filter 方法基本使用的代码如: void forEach(Consumer

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

    predicate); boolean test(T t); 在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件:必须姓张。 映射:map 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。方法签名: 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 此前我们已经学习过 java.util.stream.Function 函数式接口,其中唯一的抽象方法为: 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”。 基本使用 Stream流中的 map 方法基本使用的代码如: 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 正如旧集合 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: import java.util.stream.Stream; public class Demo07StreamFilter { public static void main(String[] args) { Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); Stream result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张")); } } Stream map(Function

    mapper); R apply(T t); import java.util.stream.Stream; public class Demo08StreamMap { public static void main(String[] args) { Stream original = Stream.of("10", "12", "18"); Stream result = original.map(str‐>Integer.parseInt(str)); } } long count(); 该方法返回一个long值代表元素个数(不再像旧集合那样是int值)。基本使用: 取用前几个:limit limit 方法可以对流进行截取,只取用前n个。方法签名: 参数是一个long型,如果集合当前长度大于参数则进行截取;否则不进行操作。基本使用: 跳过前几个:skip 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: 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 Demo09StreamCount { public static void main(String[] args) { Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); Stream result = original.filter(s ‐> s.startsWith("张")); System.out.println(result.count()); // 2 } } Stream limit(long maxSize); import java.util.stream.Stream; public class Demo10StreamLimit { public static void main(String[] args) { Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); Stream result = original.limit(2); System.out.println(result.count()); // 2 } } Stream skip(long n); 组合:concat 如果有两个流,希望合并成为一个流,那么可以使用 Stream 接口的静态方法 concat : 备注:这是一个静态方法,与 java.lang.String 当中的 concat 方法是不同的。 该方法的基本使用代码如: 1.5 练习:集合元素处理(传统方式) 题目 现在有两个 ArrayList 集合存储队伍当中的多个成员姓名,要求使用传统的for循环(或增强for循环)依次进行以 下若干操作步骤: 1. 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。 2. 第一个队伍筛选之后只要前3个人;存储到一个新集合中。 3. 第二个队伍只要姓张的成员姓名;存储到一个新集合中。 4. 第二个队伍筛选之后不要前2个人;存储到一个新集合中。 5. 将两个队伍合并为一个队伍;存储到一个新集合中。 6. 根据姓名创建 Person 对象;存储到一个新集合中。 7. 打印整个队伍的Person对象信息。 两个队伍(集合)的代码如下: import java.util.stream.Stream; public class Demo11StreamSkip { public static void main(String[] args) { Stream original = Stream.of("张无忌", "张三丰", "周芷若"); Stream result = original.skip(2); System.out.println(result.count()); // 1 } } static Stream concat(Stream

    a, Stream

    b) import java.util.stream.Stream; public class Demo12StreamConcat { public static void main(String[] args) { Stream streamA = Stream.of("张无忌"); Stream streamB = Stream.of("张翠山"); Stream result = Stream.concat(streamA, streamB); } } import java.util.ArrayList; 而 Person 类的代码为: import java.util.List; public class DemoArrayListNames { public static void main(String[] args) { //第一支队伍 ArrayList 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 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"); // .... } } 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; } 解答 既然使用传统的for循环写法,那么: } public class DemoArrayListNames { public static void main(String[] args) { List one = new ArrayList<>(); // ... List two = new ArrayList<>(); // ... // 第一个队伍只要名字为3个字的成员姓名; List 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 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 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 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 totalNames = new ArrayList<>(); totalNames.addAll(oneB); totalNames.addAll(twoB); // 根据姓名创建Person对象; List totalPersonList = new ArrayList<>(); for (String name : totalNames) { totalPersonList.add(new Person(name)); } 运行结果为: 1.6 练习:集合元素处理(Stream方式) 题目 将上一题当中的传统for循环写法更换为Stream流式处理方式。两个集合的初始内容不变, Person 类的定义也不 变。 解答 等效的Stream流式处理代码为: // 打印整个队伍的Person对象信息。 for (Person person : totalPersonList) { System.out.println(person); } } } 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'} import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.stream.Stream; public class DemoStreamNames { public static void main(String[] args) { List one = new ArrayList<>(); // ... List 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 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 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); } 运行效果完全一样: 第二章 方法引用 在使用Lambda表达式的时候,我们实际上传递进去的代码就是一种解决方案:拿什么参数做什么操作。那么考虑 一种情况:如果我们在Lambda中所指定的操作方案,已经有地方存在相同方案,那是否还有必要再写重复逻辑? 2.1 冗余的Lambda场景 来看一个简单的函数式接口以应用Lambda表达式: 在 Printable 接口当中唯一的抽象方法 print 接收一个字符串参数,目的就是为了打印显示它。那么通过Lambda 来使用它的代码很简单: 其中 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。而 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。 2.2 问题分析 这段代码的问题在于,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。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? 2.3 用方法引用改进代码 } 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'} @FunctionalInterface public interface Printable { void print(String str); } 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)); } } 能否省去Lambda的语法格式(尽管它已经相当简洁)呢?只要“引用”过去就好了: 请注意其中的双冒号 :: 写法,这被称为“方法引用”,而双冒号是一种新的语法。 2.4 方法引用符 双冒号 :: 为引用运算符,而它所在的表达式被称为方法引用。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。 语义分析 例如上例中, 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: Lambda表达式写法: s -> System.out.println(s); 方法引用写法: System.out::println 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。 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。两种写法的执行效果完全一 样,而第二种方法引用的写法复用了已有方案,更加简洁。 注:Lambda 中 传递的参数 一定是方法引用中 的那个方法可以接收的类型,否则会抛出异常 推导与省略 如果使用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。 函数式接口是Lambda的基础,而方法引用是Lambda的孪生兄弟。 下面这段代码将会调用 println 方法的不同重载形式,将函数式接口改为int类型的参数: 由于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 Demo02PrintRef { private static void printString(Printable data) { data.print("Hello, World!"); } public static void main(String[] args) { printString(System.out::println); } } @FunctionalInterface public interface PrintableInteger { void print(int str); } 这次方法引用将会自动匹配到 println(int) 的重载形式。 2.5 通过对象名引用成员方法 这是最常见的一种用法,与上例相同。如果一个类中已经存在了一个成员方法: 函数式接口仍然定义为: 那么当需要使用这个 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: 2.6 通过类名称引用静态方法 由于在 java.lang.Math 类中已经存在了静态方法 abs ,所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时,有两种写 法。首先是函数式接口: public class Demo03PrintOverload { private static void printInteger(PrintableInteger data) { data.print(1024); } public static void main(String[] args) { printInteger(System.out::println); } } public class MethodRefObject { public void printUpperCase(String str) { System.out.println(str.toUpperCase()); } } @FunctionalInterface public interface Printable { void print(String str); } 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); } } 第一种写法是使用Lambda表达式: 但是使用方法引用的更好写法是: 在这个例子中,下面两种写法是等效的: Lambda表达式: n -> Math.abs(n) 方法引用: Math::abs 2.7 通过super引用成员方法 如果存在继承关系,当Lambda中需要出现super调用时,也可以使用方法引用进行替代。首先是函数式接口: 然后是父类 Human 的内容: @FunctionalInterface public interface Calcable { int calc(int num); } 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)); } } 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); } } @FunctionalInterface public interface Greetable { void greet(); } public class Human { public void sayHello() { System.out.println("Hello!"); } } 最后是子类 Man 的内容,其中使用了Lambda的写法: 但是如果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 : 在这个例子中,下面两种写法是等效的: Lambda表达式: () -> super.sayHello() 方法引用: super::sayHello 2.8 通过this引用成员方法 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()); } } 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); } } 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: 下面是一个丈夫 Husband 类: 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: 如果希望取消掉Lambda表达式,用方法引用进行替换,则更好的写法为: @FunctionalInterface public interface Richable { void buy(); } public class Husband { private void marry(Richable lambda) { lambda.buy(); } public void beHappy() { marry(() ‐> System.out.println("买套房子")); } } 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()); } } 在这个例子中,下面两种写法是等效的: Lambda表达式: () -> this.buyHouse() 方法引用: this::buyHouse 2.9 类的构造器引用 由于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。首先是一个简单 的 Person 类: 然后是用来创建 Person 对象的函数式接口: 要使用这个函数式接口,可以通过Lambda表达式: 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); } } 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; } } public interface PersonBuilder { Person buildPerson(String name); } 但是通过构造器引用,有更好的写法: 在这个例子中,下面两种写法是等效的: Lambda表达式: name -> new Person(name) 方法引用: Person::new 2.10 数组的构造器引用 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: 在应用该接口的时候,可以通过Lambda表达式: 但是更好的写法是使用数组的构造器引用: 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("赵丽颖", name ‐> new Person(name)); } } 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("赵丽颖", Person::new); } } @FunctionalInterface public interface ArrayBuilder { int[] buildArray(int length); } 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]); } } 在这个例子中,下面两种写法是等效的: Lambda表达式: length -> new int[length] 方法引用: int[]::new 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); } }

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