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4-Streams(I).md

Lines changed: 148 additions & 0 deletions
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1+
# Streams(I)
2+
3+
你可能还没意识到Java对函数式编程的重视程度,看看Java 8加入函数式编程扩充多少类就清楚了。Java 8之所以费这么大功夫引入函数式编程,原因有二:
4+
5+
1. __代码简洁__,函数式编程写出的代码简洁且意图明确,使用*stream*接口让你从此告别*for*循环。
6+
2. __多核友好__,Java函数式编程使得编写并行程序从未如此简单,你需要的全部就是调用一下`parallel()`方法。
7+
8+
这一节我们要学习*stream*,也就是Java函数式编程的主角。对于Java 7来说*stream*完全是个陌生东西,*stream*并不是某种数据结构,它只是数据源的一种视图。这里的数据源可以是一个数组,Java容器或I/O channel等。正因如此要得到一个*stream*通常不会手动创建,而是调用对应的工具方法,比如:
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- 调用`Collection.stream()`或者`Collection.parallelStream()`方法
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- 调用`Arrays.stream(T[] array)`方法
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常见的*stream*接口继承关系如图:
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<img src="./Figures/Java_stream_Interfaces.png" width="500px" align="left" alt="Java_stream_Interfaces"/>
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图中4种*stream*接口继承自`BaseStream`,其中`IntStream, LongStream, DoubleStream`对应三种基本类型(`int, long, double`,注意不是包装类型),*stream*对应所有剩余类型的*stream*视图。为不同数据类型设置不同*stream*接口,可以1.提高性能,2.增加特定接口函数。
18+
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<br>
20+
21+
<img src="./Figures/WRONG_Java_stream_Interfaces.png" width="400px" align="right" alt="WRONG_Java_stream_Interfaces"/>
22+
23+
你可能会奇怪为什么不把`IntStream`等设计成`Stream`的子接口?毕竟这接口中的方法名大部分是一样的。答案是这些方法的名字虽然相同,但是返回类型不同,如果设计成父子接口关系,这些方法将不能共存,因为Java不允许只有返回类型不同的方法重载。
24+
25+
虽然大部分情况下*stream*是容器调用`Collection.stream()`方法得到的,但*stream**collections*有以下不同:
26+
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- **无存储***stream*不是一种数据结构,它只是某种数据源的一个视图,数据源可以是一个数组,Java容器或I/O channel等。
28+
- **为函数式编程而生**。对*stream*的任何修改都不会修改背后的数据源,比如对*stream*执行过滤操作并不会删除被过滤的元素,而是会产生一个不包含被过滤元素的新*stream*
29+
- **惰式执行***stream*上的操作并不会立即执行,只有等到用户真正需要结果的时候才会执行。
30+
- **可消费性***stream*只能被“消费”一次,一旦遍历过就会失效,就像容器的迭代器那样,想要再次遍历必须重新生成。
31+
32+
*stream*的操作分为为两类,**中间操作(*intermediate operations*)和结束操作(*terminal operations*)**,二者特点是:
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34+
1. __中间操作总是会惰式执行__,调用中间操作只会生成一个标记了该操作的新*stream*,仅此而已。
35+
2. __结束操作会触发实际计算__,计算发生时会把所有中间操作积攒的操作以*pipeline*的方式执行,这样可以减少迭代次数。计算完成之后*stream*就会失效。
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如果你熟悉Apache Spark RDD,对*stream*的这个特点应该不陌生。
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39+
下表汇总了`Stream`接口的部分常见方法:
40+
41+
|操作类型|接口方法|
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|--------|--------|
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|中间操作|concat() distinct() filter() flatMap() limit() map() peek() <br> skip() sorted() parallel() sequential() unordered()|
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|结束操作|allMatch() anyMatch() collect() count() findAny() findFirst() <br> forEach() forEachOrdered() max() min() noneMatch() reduce() toArray()|
45+
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区分中间操作和结束操作最简单的方法,就是看方法的返回值,返回值为*stream*的大都是中间操作,否则是结束操作。
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## stream方法使用
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50+
*stream*跟函数接口关系非常紧密,没有函数接口*stream*就无法工作。回顾一下:__函数接口是指内部只有一个抽象方法的接口__。通常函数接口出现的地方都可以使用Lambda表达式,所以不必记忆函数接口的名字。
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52+
### forEach()
53+
54+
我们对`forEach()`方法并不陌生,在`Collection`中我们已经见过。方法签名为`void forEach(Consumer<? super E> action)`,作用是对容器中的每个元素执行`action`指定的动作,也就是对元素进行遍历。
55+
56+
```Java
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// 使用Stream.forEach()迭代
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Stream<String> stream = Stream.of("I", "love", "you", "too");
59+
stream.forEach(str -> System.out.println(str));
60+
```
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由于`forEach()`是结束方法,上述代码会立即执行,输出所有字符串。
62+
63+
### filter()
64+
<img src="./Figures/Stream.filter.png" width="250px" align="right" hspace="10px" alt="Stream filter"/>
65+
66+
函数原型为`Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate)`,作用是返回一个只包含满足`predicate`条件元素的`Stream`
67+
68+
```Java
69+
// 保留长度等于3的字符串
70+
Stream<String> stream= Stream.of("I", "love", "you", "too");
71+
stream.filter(str -> str.length()==3)
72+
.forEach(str -> System.out.println(str));
73+
```
74+
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上述代码将输出为长度等于3的字符串`you``too`。注意,由于`filter()`是个中间操作,如果只调用`filter()`不会有实际计算,因此也不会输出任何信息。
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### distinct()
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<img src="./Figures/Stream.distinct.png" width="200px" align="left" hspace="10px" alt="Stream distinct"/>
80+
81+
函数原型为`Stream<T> distinct()`,作用是返回一个去除重复元素之后的`Stream`
82+
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```Java
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Stream<String> stream= Stream.of("I", "love", "you", "too", "too");
85+
stream.distinct()
86+
.forEach(str -> System.out.println(str));
87+
```
88+
89+
上述代码会输出去掉一个`too`之后的其余字符串。
90+
91+
<br>
92+
93+
### sorted()
94+
95+
排序函数有两个,一个是用自然顺序排序,一个是使用自定义比较器排序,函数原型分别为`Stream<T> sorted()``Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator)`
96+
97+
```Java
98+
Stream<String> stream= Stream.of("I", "love", "you", "too");
99+
stream.sorted((str1, str2) -> str1.length()-str2.length())
100+
.forEach(str -> System.out.println(str));
101+
```
102+
103+
上述代码将输出按照长度升序排序后的字符串,结果完全在预料之中。
104+
105+
### map()
106+
107+
<img src="./Figures/Stream.map.png" width="250px" align="right" hspace="10px" alt="Stream map"/>
108+
109+
函数原型为`<R> Stream<R> map(Function<? super T,? extends R> mapper)`,作用是返回一个对当前所有元素执行执行`mapper`之后的结果组成的`Stream`。直观的说,就是对每个元素按照某种操作进行转换,转换前后`Stream`中元素的个数不会改变,但元素的类型取决于转换之后的类型。
110+
111+
```Java
112+
Stream<String> stream = Stream.of("I", "love", "you", "too");
113+
stream.map(str -> str.toUpperCase())
114+
.forEach(str -> System.out.println(str));
115+
```
116+
上述代码将输出原字符串的大写形式。
117+
118+
### flatMap()
119+
120+
<img src="./Figures/Stream.flatMap.png" width="300px" align="left" hspace="10px" alt="Stream flatMap"/>
121+
122+
函数原型为`<R> Stream<R> flatMap(Function<? super T,? extends Stream<? extends R>> mapper)`,作用是对每个元素执行`mapper`指定的操作,并用所有`mapper`返回的`Stream`中的元素组成一个新的`Stream`作为最终返回结果。说起来太拗口,通俗的讲`flatMap()`的作用就相当于把原*stream*中的所有元素都"摊平"之后组成的`Stream`,转换前后元素的个数和类型都可能会改变。
123+
124+
```Java
125+
Stream<List<Integer>> stream = Stream.of(Arrays.asList(1,2), Arrays.asList(3, 4, 5));
126+
stream.flatMap(list -> list.stream())
127+
.forEach(i -> System.out.println(i));
128+
```
129+
130+
上述代码中,原来的`stream`中有两个元素,分别是两个`List<Integer>`,执行`flatMap()`之后,将每个`List`都“摊平”成了一个个的数字,所以会新产生一个由5个数字组成的`Stream`。所以最终将输出1~5这5个数字。
131+
132+
## 小结
133+
134+
截止到目前我们感觉良好,已介绍`Stream`接口函数理解起来并不费劲儿。如果你就此以为函数式编程不过如此,恐怕是高兴地太早了。下一节对`Stream`规约操作的介绍将改变你现在的认识。
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4-Streams.md

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Original file line numberDiff line numberDiff line change
@@ -1,4 +1,4 @@
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# Lambda and Streams
1+
# Streams(I)
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你可能还没意识到Java对函数式编程的重视程度,看看Java 8加入函数式编程扩充多少类就清楚了。Java 8之所以费这么大功夫引入函数式编程,原因有二:
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@@ -22,12 +22,12 @@
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你可能会奇怪为什么不把`IntStream`等设计成`Stream`的子接口?毕竟这接口中的方法名大部分是一样的。答案是这些方法的名字虽然相同,但是返回类型不同,如果设计成父子接口关系,这些方法将不能共存,因为Java不允许只有返回类型不同的方法重载。
2424

25-
虽然大部分情况下*stream*是容器调用`Collection.stream()`方法得到的,但*stream**collections*有一下不同
25+
虽然大部分情况下*stream*是容器调用`Collection.stream()`方法得到的,但*stream**collections*有以下不同
2626

2727
- **无存储***stream*不是一种数据结构,它只是某种数据源的一个视图,数据源可以是一个数组,Java容器或I/O channel等。
2828
- **为函数式编程而生**。对*stream*的任何修改都不会修改背后的数据源,比如对*stream*执行过滤操作并不会删除被过滤的元素,而是会产生一个不包含被过滤元素的新*stream*
2929
- **惰式执行***stream*上的操作并不会立即执行,只有等到用户真正需要结果的时候才会执行。
30-
- **可消费性***stream*只能被“消费”一次,一旦遍历过就会失效,就像容器的迭代器那样,想要再次遍历必须重新生成。
30+
- **可消费性***stream*只能被“消费”一次,一旦遍历过就会失效,就像容器的迭代器那样,想要再次遍历必须重新生成。
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3232
*stream*的操作分为为两类,**中间操作(*intermediate operations*)和结束操作(*terminal operations*)**,二者特点是:
3333

@@ -43,7 +43,7 @@
4343
|中间操作|concat() distinct() filter() flatMap() limit() map() peek() <br> skip() sorted() parallel() sequential() unordered()|
4444
|结束操作|allMatch() anyMatch() collect() count() findAny() findFirst() <br> forEach() forEachOrdered() max() min() noneMatch() reduce() toArray()|
4545

46-
区分中间操作和结束操作最简单的方法,就是看方法的返回值,如果返回值是*stream*的是中间操作,否则是结束操作。
46+
区分中间操作和结束操作最简单的方法,就是看方法的返回值,返回值为*stream*的大都是中间操作,否则是结束操作。
4747

4848
## stream方法使用
4949

@@ -88,6 +88,8 @@ stream.distinct()
8888

8989
上述代码会输出去掉一个`too`之后的其余字符串。
9090

91+
<br>
92+
9193
### sorted()
9294

9395
排序函数有两个,一个是用自然顺序排序,一个是使用自定义比较器排序,函数原型分别为`Stream<T> sorted()``Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator)`
@@ -127,7 +129,9 @@ stream.flatMap(list -> list.stream())
127129

128130
上述代码中,原来的`stream`中有两个元素,分别是两个`List<Integer>`,执行`flatMap()`之后,将每个`List`都“摊平”成了一个个的数字,所以会新产生一个由5个数字组成的`Stream`。所以最终将输出1~5这5个数字。
129131

132+
## 小结
130133

134+
截止到目前我们感觉良好,已介绍`Stream`接口函数理解起来并不费劲儿。如果你就此以为函数式编程不过如此,恐怕是高兴地太早了。下一节对`Stream`规约操作的介绍将改变你现在的认识。
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132136

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README.md

Lines changed: 1 addition & 1 deletion
Original file line numberDiff line numberDiff line change
@@ -23,7 +23,7 @@ Java 8已经发行两年多,但很多人仍然在使用JDK7。对企业来说
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1. [Lambda and Anonymous Classes(I)](./1-Lambda and Anonymous Classes(I).md),展示如何使用Lambda表达式替代匿名内部类
2424
2. [Lambda and Anonymous Classes(II)](./2-Lambda and Anonymous Classes(II).md),Lambda表达式的实现原理
2525
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26-
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26+
4. [Streams(I)](./4-Streams(I).md),展示Stream API的用法
2727
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2828
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2929
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