Java Stream

Java Stream 是 Java 8 引入的一种强大工具，旨在简化数据处理操作。它允许开发者以声明性方式对集合或其他数据源执行一系列复杂的操作，如过滤、映射、规约等，从而提高代码的简洁性和可读性。以下是关于 Java Stream API 的更详细的概述和示例，帮助你更好地理解其工作原理和应用场景。

基本概念

• Stream：Stream 不是数据结构，而是元素序列的抽象，它可以通过一系列流水线操作来处理数据。Stream 的操作通常分为两类：中间操作和终端操作。
• 中间操作（Intermediate Operation）：这些操作返回一个新的 Stream，操作本身是惰性执行的。意味着在遇到终端操作之前，所有中间操作都不会真正执行。例如：filter(), map(), sorted()。
• 终端操作（Terminal Operation）：这些操作会触发流的执行，并返回一个最终的结果或产生副作用。例如：forEach(), collect(), reduce()。

常见操作

1. 创建 Stream

   List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
   Stream<String> stream = list.stream();
   

   你可以从各种数据源创建 Stream，比如集合、数组、I/O 通道等。

2. 过滤 (filter)

   Stream<String> filteredStream = stream.filter(s -> s.startsWith("a"));
   

   filter 用于保留满足特定条件的元素，其余元素会被过滤掉。

3. 映射 (map)

   Stream<String> upperCaseStream = stream.map(String::toUpperCase);
   

   map 用于将 Stream 中的每个元素映射到另一个对象，常用于数据的转换。

4. 排序 (sorted)

   Stream<String> sortedStream = stream.sorted();
   

   sorted 可以对元素进行自然排序或根据提供的比较器进行排序。

5. 规约 (reduce)

   Optional<String> concatenated = stream.reduce((s1, s2) -> s1 + s2);
   

   reduce 将流中的元素合并成一个结果，通常用于求和、求积或拼接字符串。

6. 收集 (collect)

   List<String> resultList = stream.collect(Collectors.toList());
   

   collect 用于将流中的数据转换为集合、列表、映射表等终端结果。

7. 统计 (count)

   long count = stream.count();
   

   count 返回流中元素的数量。

flatMap 的工作原理

flatMap 是 Stream API 中的一个重要功能，主要用于处理嵌套的集合或将一个元素映射为多个元素，并将结果展平为一个单一的流。

• map()：map 是将流中的每个元素映射到另一个对象，生成一个新的流。
• flatMap()：与 map() 类似，但它的映射结果是一个流，然后 flatMap() 将这些流“展平”为一个单一的流。

示例

基本示例

假设你有一个包含多个字符串列表的列表，现在你希望将它们合并为一个单一的流：

import java.util.*;
import java.util.stream.*;

public class FlatMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<List<String>> listOfLists = Arrays.asList(
            Arrays.asList("a", "b", "c"),
            Arrays.asList("d", "e", "f"),
            Arrays.asList("g", "h", "i")
        );

        // 使用 flatMap 将嵌套的列表展平成一个流
        List<String> flatList = listOfLists.stream()
                                           .flatMap(Collection::stream)
                                           .collect(Collectors.toList());

        System.out.println(flatList); // Output: [a, b, c, d, e, f, g, h, i]
    }
}

将字符串转换为字符流

List<String> words = Arrays.asList("hello", "world");
List<Character> characters = words.stream()
                                  .flatMap(word -> word.chars().mapToObj(c -> (char) c))
                                  .collect(Collectors.toList());

System.out.println(characters); // Output: [h, e, l, l, o, w, o, r, l, d]

在这个示例中，我们将字符串转换为字符流，然后使用 flatMap 将字符流展平并收集到一个列表中。

处理嵌套的 Optional

Optional<String> optional = Optional.of("Java");
Optional<Optional<String>> nestedOptional = Optional.of(optional);

Optional<String> flatOptional = nestedOptional.flatMap(o -> o);

System.out.println(flatOptional.isPresent()); // Output: true
System.out.println(flatOptional.get()); // Output: Java

在这个例子中，flatMap 可以将嵌套的 Optional 展平为一个单一的 Optional。

使用场景

• 处理嵌套集合：当你有一个包含多个集合的集合时，使用 flatMap 可以将其展平为一个单一的集合。
• 一对多的映射：当需要将一个对象映射为多个元素时，flatMap 是非常合适的工具。

总结

flatMap 在处理复杂的数据结构时非常有用，它允许你简化嵌套结构的处理，使代码更加简洁和易读。通过理解并掌握 Java Stream API 及其操作，你可以编写出更加高效、易维护的 Java 代码。流操作使得数据处理更加直观且功能强大，尤其是在处理集合、数组或其他数据源时，显著提升了代码的表现力和可读性。如果你有更复杂的场景或特定需求，可以随时继续讨论或提问。