Java中的高效集合操作：Stream API实战指南
1. 引言：集合操作的痛点
在日常开发中，我们经常需要对集合进行各种操作，比如过滤、映射、排序、聚合等。传统的做法是使用for循环或Iterator，代码冗长且容易出错。比如：
List<String> names = new ArrayList<>();
for (User user : users) {
if (user.getAge() > 18) {
names.add(user.getName().toUpperCase());
}
}
这样的代码不仅难以维护，还容易引入bug。幸运的是，Java 8引入了Stream API，它提供了一种更高效、更优雅的方式来处理集合数据。
2. Stream API简介
Stream是Java 8中新增的一个抽象层，它允许我们以声明式的方式处理数据集合。Stream的核心思想是将数据操作分为中间操作（Intermediate Operations）和终端操作（Terminal Operations）。
- 中间操作：返回一个新的
Stream，可以链式调用（如filter、map、sorted）。 - 终端操作：触发实际计算并返回结果（如
collect、forEach、reduce）。
3. Stream的常用操作
3.1 创建Stream
-
从集合创建：
List<String> list = Arrays.asList("Java", "Python", "C++"); Stream<String> stream = list.stream(); -
从数组创建：
String[] array = {"Java", "Python", "C++"}; Stream<String> stream = Arrays.stream(array); -
使用
Stream.of创建：Stream<String> stream = Stream.of("Java", "Python", "C++");
3.2 过滤数据（filter）
filter用于过滤符合条件的元素。
List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Python", "C++", "JavaScript");
List<String> result = languages.stream()
.filter(lang -> lang.startsWith("J"))
.collect(Collectors.toList());
// 结果：["Java", "JavaScript"]
3.3 映射数据（map）
map用于将元素转换为另一种形式。
List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Python", "C++");
List<Integer> lengths = languages.stream()
.map(String::length)
.collect(Collectors.toList());
// 结果：[4, 6, 3]
3.4 排序数据（sorted）
sorted用于对元素进行排序。
List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Python", "C++");
List<String> sorted = languages.stream()
.sorted()
.collect(Collectors.toList());
// 结果：["C++", "Java", "Python"]
3.5 聚合数据（reduce）
reduce用于将流中的元素聚合成一个结果。
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
.reduce(0, Integer::sum);
// 结果：15
4. Stream的高级操作
4.1 去重（distinct）
distinct用于去除重复元素。
List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Python", "Java", "C++");
List<String> unique = languages.stream()
.distinct()
.collect(Collectors.toList());
// 结果：["Java", "Python", "C++"]
4.2 扁平化（flatMap）
flatMap用于将嵌套的流扁平化。
List<List<String>> nested = Arrays.asList(
Arrays.asList("Java", "Python"),
Arrays.asList("C++", "JavaScript")
);
List<String> flat = nested.stream()
.flatMap(List::stream)
.collect(Collectors.toList());
// 结果：["Java", "Python", "C++", "JavaScript"]
4.3 分组（groupingBy）
groupingBy用于根据某个条件对元素进行分组。
List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Python", "C++", "JavaScript");
Map<Integer, List<String>> grouped = languages.stream()
.collect(Collectors.groupingBy(String::length));
// 结果：{3=["C++"], 4=["Java"], 6=["Python"], 10=["JavaScript"]}
5. 实战案例：用户数据处理
5.1 需求描述
假设我们有一个User列表，每个User包含name和age字段。我们需要：
- 过滤出年龄大于18的用户。
- 将用户名转换为大写。
- 按用户名排序。
- 返回前5个用户的名字。
5.2 传统实现
List<User> users = getUsers();
List<String> result = new ArrayList<>();
for (User user : users) {
if (user.getAge() > 18) {
result.add(user.getName().toUpperCase());
}
}
result.sort(String::compareTo);
if (result.size() > 5) {
result = result.subList(0, 5);
}
5.3 使用Stream API实现
List<String> result = users.stream()
.filter(user -> user.getAge() > 18)
.map(user -> user.getName().toUpperCase())
.sorted()
.limit(5)
.collect(Collectors.toList());
6. 总结
Stream API是Java中处理集合数据的利器，它让我们的代码更加简洁、易读，同时提高了开发效率。通过掌握Stream的常用操作和高级特性，我们可以轻松应对各种复杂的数据处理需求。