Java 中 Stream 流的使用详解

什么是 Stream？

Stream 是 Java 8 引入的一种全新的操作集合的方式。它支持通过声明性方式对集合进行复杂的数据操作（如过滤、排序、聚合等），避免使用大量的 for 循环，提高代码的可读性和简洁性。

Stream 具有以下特点：

• 惰性执行：流操作是延迟的，只有在需要时才会执行。
• 链式操作：流的操作可以通过方法链的形式串联。
• 不可变性：Stream 本身不会修改原始数据结构。

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Stream 的核心操作

Stream 流的操作分为三类：

1. 创建流：通过集合、数组或生成器创建流。
2. 中间操作：对数据流进行加工，如 filter、map、sorted 等。
3. 终端操作：触发流的执行，如 collect、forEach、reduce 等。

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创建 Stream

1. 从集合创建

List<String> list = List.of("Java", "Python", "C++");
Stream<String> stream = list.stream();

2. 从数组创建

String[] array = {"Apple", "Banana", "Orange"};
Stream<String> stream = Arrays.stream(array);

3. 使用生成器创建

Stream<Integer> infiniteStream = Stream.iterate(0, n -> n + 2);
infiniteStream.limit(5).forEach(System.out::println); // 输出：0, 2, 4, 6, 8

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中间操作

1. filter：过滤数据

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6);
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0).collect(Collectors.toList());
System.out.println(evenNumbers); // 输出：[2, 4, 6]

2. map：映射转换

List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Charlie");
List<Integer> nameLengths = names.stream().map(String::length).collect(Collectors.toList());
System.out.println(nameLengths); // 输出：[5, 3, 7]

3. sorted：排序

List<String> fruits = List.of("Banana", "Apple", "Orange");
List<String> sortedFruits = fruits.stream().sorted().collect(Collectors.toList());
System.out.println(sortedFruits); // 输出：[Apple, Banana, Orange]

4. distinct：去重

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 2, 3, 4, 4, 5);
List<Integer> uniqueNumbers = numbers.stream().distinct().collect(Collectors.toList());
System.out.println(uniqueNumbers); // 输出：[1, 2, 3, 4, 5]

5. limit 和 skip：截取和跳过

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5, 6);
List<Integer> limitedNumbers = numbers.stream().limit(3).collect(Collectors.toList());
System.out.println(limitedNumbers); // 输出：[1, 2, 3]List<Integer> skippedNumbers = numbers.stream().skip(3).collect(Collectors.toList());
System.out.println(skippedNumbers); // 输出：[4, 5, 6]

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终端操作

1. collect：收集结果

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
Set<Integer> numberSet = numbers.stream().collect(Collectors.toSet());
System.out.println(numberSet); // 输出：[1, 2, 3, 4, 5]

2. forEach：遍历

List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Charlie");
names.stream().forEach(System.out::println);

3. reduce：聚合

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream().reduce(0, Integer::sum);
System.out.println(sum); // 输出：15

4. count：计数

List<String> items = List.of("Apple", "Banana", "Orange");
long count = items.stream().filter(item -> item.startsWith("A")).count();
System.out.println(count); // 输出：1

5. findFirst 和 findAny：查找元素

List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
Optional<Integer> firstEven = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0).findFirst();
firstEven.ifPresent(System.out::println); // 输出：2

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案例：复杂数据处理

数据准备

class Employee {String name;String department;double salary;Employee(String name, String department, double salary) {this.name = name;this.department = department;this.salary = salary;}
}List<Employee> employees = List.of(new Employee("Alice", "HR", 5000),new Employee("Bob", "IT", 7000),new Employee("Charlie", "IT", 6000),new Employee("David", "Finance", 8000)
);

1. 查找 IT 部门的员工姓名

List<String> itEmployees = employees.stream().filter(emp -> "IT".equals(emp.department)).map(emp -> emp.name).collect(Collectors.toList());
System.out.println(itEmployees); // 输出：[Bob, Charlie]

2. 按部门分组员工

Map<String, List<Employee>> groupedByDept = employees.stream().collect(Collectors.groupingBy(emp -> emp.department));
System.out.println(groupedByDept);

3. 计算所有员工的平均工资

double averageSalary = employees.stream().mapToDouble(emp -> emp.salary).average().orElse(0);
System.out.println(averageSalary); // 输出：6500.0

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注意事项

1. 避免修改流中的元素：Stream 是不可变的，避免在流中修改元素。
2. 流的惰性求值：中间操作只有在终端操作时才会执行。
3. 不要重复消费流：流一旦操作完成，就不能再次使用。

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