Java 開發者必備：Stream API 的核心用法與實戰技巧
作者：張慧源
Stream API 提供了一種函數式編程風格的操作集合的方法，使代碼更簡潔、可讀性更高。本文將詳細介紹 Java Stream API 的基本用法和一些實踐技巧。
Java 8 引入了 Stream API，使得我們可以更加簡潔、高效地處理集合。Stream API 提供了一種函數式編程風格的操作集合的方法，使代碼更簡潔、可讀性更高。本文將詳細介紹 Java Stream API 的基本用法和一些實踐技巧。
什么是 Stream API
Stream 是 Java 8 引入的一個新的抽象，它代表一個支持數據處理操作的序列。Stream 以函數式編程的方式處理數據，可以執行過濾、映射、規約等操作。與傳統的集合不同，Stream 不存儲數據，而是按需計算。
Stream 的創建方式
可以通過多種方式創建 Stream，常見的方法如下：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Stream;
public class StreamCreation {
public static void main(String[] args) {
// 從集合創建
List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
Stream<String> streamFromList = list.stream();
// 從數組創建
String[] array = {"x", "y", "z"};
Stream<String> streamFromArray = Arrays.stream(array);
// 使用 Stream.of 創建
Stream<String> streamOf = Stream.of("1", "2", "3");
// 創建無限流
Stream<Integer> infiniteStream = Stream.iterate(0, n -> n + 2);
// 打印流中的元素
streamFromList.forEach(System.out::println);
streamFromArray.forEach(System.out::println);
streamOf.forEach(System.out::println);
infiniteStream.limit(5).forEach(System.out::println);
}
}常見的中間操作
中間操作返回一個新的 Stream，對原有 Stream 進行處理。常見的中間操作有 filter、map、sorted 和 distinct 等。
filter - 過濾元素
filter 方法用于過濾元素：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class StreamFilterExample {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
.filter(n -> n % 2 == 0)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(evenNumbers); // 輸出: [2, 4, 6]
}
}map - 映射元素
map 方法用于將元素映射為新的元素：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class StreamMapExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> words = Arrays.asList("hello", "world");
List<Integer> wordLengths = words.stream()
.map(String::length)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(wordLengths); // 輸出: [5, 5]
}
}sorted - 排序元素
sorted 方法用于對元素進行排序：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class StreamSortedExample {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 3, 1, 4, 2);
List<Integer> sortedNumbers = numbers.stream()
.sorted()
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(sortedNumbers); // 輸出: [1, 2, 3, 4, 5]
}
}distinct - 去重元素
distinct 方法用于去除重復元素：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class StreamDistinctExample {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 2, 3, 4, 4, 5);
List<Integer> distinctNumbers = numbers.stream()
.distinct()
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(distinctNumbers); // 輸出: [1, 2, 3, 4, 5]
}
}常見的終端操作
終端操作會觸發 Stream 的執行，并返回一個結果。常見的終端操作有 forEach、collect、reduce 和 count 等。
forEach - 遍歷元素
forEach 方法用于遍歷每一個元素：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class StreamForEachExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> items = Arrays.asList("a", "b", "c");
items.stream().forEach(System.out::println);
}
}collect - 收集元素
collect 方法用于將 Stream 的元素收集到一個集合中：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class StreamCollectExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> items = Arrays.asList("a", "b", "c");
List<String> collectedItems = items.stream()
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(collectedItems); // 輸出: [a, b, c]
}
}reduce - 規約元素
reduce 方法用于將元素組合起來：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class StreamReduceExample {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
.reduce(0, Integer::sum);
System.out.println(sum); // 輸出: 15
}count - 統計元素個數
count 方法用于計算元素的個數：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class StreamCountExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> items = Arrays.asList("a", "b", "c");
long count = items.stream().count();
System.out.println(count); // 輸出: 3
}
}實戰技巧
并行流 - 提高性能
并行流可以利用多核處理器的優勢，加快流操作的執行速度。可以通過 parallelStream 方法創建并行流：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class ParallelStreamExample {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.parallelStream()
.reduce(0, Integer::sum);
System.out.println(sum); // 輸出: 15
}
}組合多個 Stream
可以使用 flatMap 方法將多個 Stream 組合為一個：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class StreamFlatMapExample {
public static void main(String[] args) {
List<List<Integer>> listOfLists = Arrays.asList(
Arrays.asList(1, 2, 3),
Arrays.asList(4, 5, 6),
Arrays.asList(7, 8, 9)
);
List<Integer> combinedList = listOfLists.stream()
.flatMap(List::stream)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(combinedList); // 輸出: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
}
}錯誤處理
在流操作中，可能會出現異常，可以使用 peek 方法進行調試：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Objects;
import java.util.stream.Collectors;
public class StreamErrorHandlingExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> items = Arrays.asList("1", "2", "a", "4");
List<Integer> numbers = items.stream()
.map(item -> {
try {
return Integer.parseInt(item);
} catch (NumberFormatException e) {
System.err.println("Error parsing: " + item);
return null;
}
})
.filter(Objects::nonNull)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println(numbers); // 輸出: [1, 2, 4]
}
}注意事項
- 流的惰性求值：中間操作是惰性求值的，只有終端操作執行時才會觸發實際的計算。
- 不可重用：Stream 一旦使用完畢，不能再次使用。如果需要再次使用，需要重新生成 Stream。
- 并行流的使用：并行流在某些情況下可以顯著提高性能，但并非所有場景都適用，應根據實際情況進行選擇。
結語
本文詳細介紹了 Java Stream API 的基本用法和一些實踐技巧。通過合理使用 Stream API，可以使代碼更加簡潔、高效。希望讀者能夠通過本文的介紹，更好地掌握和應用 Stream API。
責任編輯：趙寧寧
來源：
源話編程
