主要内容
- 方法引用
- Stream流
教学目标
- [ ] 能够使用方法引用的常见引用方式
- [ ] 能够理解流与集合相比的优点
- [ ] 能够通过集合、映射或数组方式获取流
- [ ] 能够掌握常用的流操作
- [ ] 能够将流中的内容收集到集合中
- [ ] 能够将流中的内容收集到数组中
第一章 方法引用
1.1 概述
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?
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accept方法中接收字符串 , 目的就是为了打印显示字符串 , 那么通过Lambda来使用它的代码很简单:
public class DemoPrintSimple { private static void printString(Consumer<String> data, String str) { data.accept(str); } public static void main(String[] args) { printString(s -> System.out.println(s), "Hello World"); } }
由于lambda表达式中,调用了已经实现的println方法 ,可以使用方法引用替代lambda表达式.
方法引用简化
只要“引用”过去就好了:
public class DemoPrintRef { private static void printString(Consumer<String> data, String str) { data.accept(str); } public static void main(String[] args) { printString(System.out::println, "HelloWorld"); } }
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。
1.2 方法引用符
符号表示 : ::
符号说明 : 双冒号为方法引用运算符,而它所在的表达式被称为方法引用。
应用场景 : 如果Lambda要表达的函数方案 , 已经存在于某个方法的实现中,那么则可以使用方法引用。
如上例中,System.out对象中有个println(String)方法 , 恰好就是我们所需要的 , 那么对于Consumer接口作为参数,对比下面两种写法,完全等效:
1. Lambda表达式写法:s -> System.out.println(s);
拿到参数之后经Lambda之手,继而传递给System.out.println方法去处理。2. 方法引用写法:System.out::println
直接让System.out中的println方法来取代Lambda。
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的简化形式。
1.3 常见引用方式
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,则可以通过对象名引用成员方法,代码为:
public class DemoMethodRef { public static void main(String[] args) { String str = "hello"; printUP(str::toUpperCase); } public static void printUP(Supplier< String> sup ){ String apply =sup.get(); System.out.println(apply); } }
类名–引用静态方法
由于在java.lang.Math
类中已经存在了静态方法random
,所以当我们需要通过Lambda来调用该方法时,可以使用方法引用 , 写法是:
public class DemoMethodRef { public static void main(String[] args) { printRanNum(Math::random); } public static void printRanNum(Supplier<Double> sup ){ Double apply =sup.get(); System.out.println(apply); } }
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
类–构造引用
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:
public class Person { private String name; public Person(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } }
要使用这个函数式接口,可以通过方法引用传递:
public class Demo09Lambda { public static void main(String[] args) { String name = "tom"; Person person = createPerson(Person::new, name); System.out.println(person); } public static Person createPerson(Function<String, Person> fun , String name){ Person p = fun.apply(name); return p; } }
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
数组–构造引用
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,可以通过方法引用传递:
public class Demo11ArrayInitRef { public static void main(String[] args) { int[] array = createArray(int[]::new, 3); System.out.println(array.length); } public static int[] createArray(Function<Integer , int[]> fun , int n){ int[] p = fun.apply(n); return p; } }
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
注意 :
方法引用是对Lambda表达式符合特定情况下的一种缩写,它使得我们的Lambda表达式更加的精简,也可以理解为Lambda表达式的缩写形式 , 同学们可以尝试着 , 将之前使用lambda的地方 , 改写成方法引用的形式 ,不过要注意的是方法引用只能”引用”已经存在的方法!
第二章 Stream
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。
2.1 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:
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:
- 将集合A根据条件一过滤为子集B;
- 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:
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:
- 首先筛选所有姓张的人;
- 然后筛选名字有三个字的人;
- 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:
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); } }
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。
2.2 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。
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)。
2.3 获取流方式
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。
方式1 : 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<>(); // ... Stream<String> stream3 = vector.stream(); } }
方式2 : 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:
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(); } }
方式3 : 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:
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); } }
备注:
of
方法的参数其实是一个可变参数,所以支持数组。
2.4 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:
- 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。 - 非终结方法: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,其余方法均为非终结方法。)
备注:本小节之外的更多方法,请自行参考API文档。
forEach : 逐一处理
虽然方法名字叫forEach
,但是与for循环中的“for-each”昵称不同,该方法并不保证元素的逐一消费动作在流中是被有序执行的。
void forEach(Consumer<? super T> action);
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。例如:
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(System.out::println); } }
在这里,方法引用System.out::println
就是一个Consumer
函数式接口的示例。
count:统计个数
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:
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:
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 } }
filter:过滤
可以通过filter
方法将一个流转换成另一个子集流。方法声明:
Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);
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。
基本使用
Stream流中的filter
方法基本使用的代码如:
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")); } }
在这里通过Lambda表达式来指定了筛选的条件:必须姓张。
limit:取用前几个
limit
方法可以对流进行截取,只取用前n个。方法签名:
Stream<T> limit(long maxSize);
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:
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 } }
skip:跳过前几个
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:
Stream<T> skip(long n);
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 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 } }
map:映射
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:
<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);
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。
基本使用
Stream流中的map
方法基本使用的代码如:
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(Integer::parseInt); } }
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)。
concat:组合
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
:
static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)
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:
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); } }
2.5 Stream综合案例
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:
- 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;
- 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;
- 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。
两个队伍(集合)的代码如下:
public class DemoArrayListNames { public static void main(String[] args) { List<String> one = new ArrayList<>(); one.add("迪丽热巴"); one.add("宋远桥"); one.add("苏星河"); one.add("老子"); one.add("庄子"); one.add("孙子"); one.add("洪七公"); List<String> two = new ArrayList<>(); two.add("古力娜扎"); two.add("张无忌"); two.add("张三丰"); two.add("赵丽颖"); two.add("张二狗"); two.add("张天爱"); two.add("张三"); // .... } }
而Person
类的代码为:
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; } }
传统方式
使用for循环 , 示例代码:
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)); } // 打印整个队伍的Person对象信息。 for (Person person : totalPersonList) { System.out.println(person); } } }
运行结果为:
Person{name='宋远桥'} Person{name='苏星河'} Person{name='洪七公'} Person{name='张二狗'} Person{name='张天爱'} Person{name='张三'}
Stream方式
等效的Stream流式处理代码为:
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:
Person{name='宋远桥'} Person{name='苏星河'} Person{name='洪七公'} Person{name='张二狗'} Person{name='张天爱'} Person{name='张三'}
2.6 函数拼接与终结方法[了解]
在上述介绍的各种方法中,凡是返回值仍然为Stream
接口的为函数拼接方法,它们支持链式调用;而返回值不再为Stream
接口的为终结方法,不再支持链式调用。如下表所示:
2.7 收集Stream结果
对流操作完成之后,如果需要将其结果进行收集,例如获取对应的集合、数组等,如何操作?
收集到集合中
Stream流提供collect
方法,其参数需要一个java.util.stream.Collector<T,A, R>
接口对象来指定收集到哪种集合中。幸运的是,java.util.stream.Collectors
类提供一些方法,可以作为Collector
接口的实例:
public static <T> Collector<T, ?, List<T>> toList()
:转换为List
集合。public static <T> Collector<T, ?, Set<T>> toSet()
:转换为Set
集合。
下面是这两个方法的基本使用代码:
import java.util.List; import java.util.Set; import java.util.stream.Collectors; import java.util.stream.Stream; public class Demo15StreamCollect { public static void main(String[] args) { Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50"); List<String> list = stream.collect(Collectors.toList()); Set<String> set = stream.collect(Collectors.toSet()); } }
收集到数组中
Stream提供toArray
方法来将结果放到一个数组中,由于泛型擦除的原因,返回值类型是Object[]的:
Object[] toArray();
其使用场景如:
import java.util.stream.Stream; public class Demo16StreamArray { public static void main(String[] args) { Stream<String> stream = Stream.of("10", "20", "30", "40", "50"); Object[] objArray = stream.toArray(); } }

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