java基础流（Stream）

Stream

Stream 的核心概念
- 核心特点
Stream 的操作分类
- 中间操作（Intermediate Operations）
- 终止操作（Terminal Operations）
Stream 的流分类
- 顺序流（Sequential Stream）
- 并行流（Parallel Stream）
- - 并行流的注意事项
  - 并行流的底层机制
- 顺序流 vs 并行流的对比
- 顺序流和并行流的示例代码
- 顺序流并行流总结

Stream 的核心概念

Java 8 引入的 Stream API 是一种基于函数式编程的数据处理抽象，允许以声明式方式操作集合（如过滤、映射、排序等）。Stream 不是数据结构，而是对数据源（集合、数组、I/O 等）的高效计算工具

核心特点

链式调用：通过多个操作（中间操作 + 终止操作）串联处理数据
惰性求值：中间操作（如 filter, map）不会立即执行，直到遇到终止操作（如 collect, forEach）
不可复用：一个 Stream 只能被消费一次，再次使用会抛出 IllegalStateException
并行处理：可通过简单方法（parallel()）实现多线程并行计算

Stream 的操作分类

中间操作（Intermediate Operations）

返回新的 Stream，支持链式调用，常见方法示例：filter(), map(), sorted(), distinct()。

        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 2,3);list.stream().distinct().forEach(System.out::println);//用于去除流中的重复元素。list.stream().map(x -> x * x).forEach(System.out::println);//用于对流中的每个元素应用一个函数，并返回一个新的流list.stream().filter(v->v==3).forEach(System.out::println);//用于对流中的元素进行筛选，只保留满足条件的元素list.stream().flatMap(s -> s.toString().chars().boxed()).forEach(System.out::println);//用于将流中的每个元素转换为另一个流，然后将这些流连接成一个流list.stream().limit(2).forEach(System.out::println);//用于限制流中元素的数量list.stream().skip(2).forEach(System.out::println);//用于跳过流中前n个元素list.stream().sorted().forEach(System.out::println);//用于对流中的元素进行排序

支持链式调用

        list.stream().distinct().filter(v->v==3).sorted().map(x -> x * x).forEach(System.out::println);

但是注意，流中间操作的方法返回的结果依然是流，但是上面为了显示这些方法使用的样例里面
forEach(System.out::println)这个是终止操作方法，也就是在forEach方法之前的返回的是流，在使用forEach方法之后返回的又将流转换非 Stream 结果

终止操作（Terminal Operations）

触发实际计算，返回非 Stream 结果（如集合、数值、void），常见方法示示例：collect(), forEach(), reduce(), count()

        List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");names.stream().forEach(System.out::println);//对流中的每个元素执行指定的操作 这里是打印names.stream() .map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);//将流中的元素收集到一个容器中System.out.println(names.stream().allMatch(s -> s.contains("s")));//allMatch 检查是否匹配所有元素System.out.println(names.stream().anyMatch(s -> s.contains("a")));//anyMatch 检查是否至少匹配一个元素System.out.println(names.stream().noneMatch(s -> s.contains("x")));//noneMatch：检查是否没有匹配所有元素System.out.println(names.stream().findFirst());//findFirst：返回当前流中的第一个元素System.out.println(names.stream().findAny());//findAny：返回当前流中的任意元素System.out.println(names.stream().count());//count：返回流中元素总数System.out.println(names.stream().max(Comparator.comparingInt(s->s.length())));//max：返回流中最大值System.out.println(names.stream().min(Comparator.comparingInt(s->s.length())));//min：最小值

Stream 的流分类

顺序流（Sequential Stream）

默认模式：所有操作在单线程中按顺序执行

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
Stream<Integer> stream = list.stream(); // 顺序流

适用场景：
数据量较小，或操作本身简单。
需要保证操作顺序（如 sorted() 依赖前序操作结果）。

并行流（Parallel Stream）

Stream<Integer> parallelStream = list.parallelStream(); // 并行流
或
Stream<Integer> parallelStream = list.stream().parallel(); // 转换为并行流

适用场景：
数据量较大，且任务可独立拆分（无共享状态或顺序依赖）。
操作耗时（如复杂计算、I/O 等待）。

并行流的注意事项

1.线程安全问题
确保操作中使用的 Lambda 表达式或函数是线程安全的（避免共享可变状态）。
示例错误：

List<Integer> result = new ArrayList<>();
list.parallelStream().forEach(result::add); // 并发修改 ArrayList 导致数据错误

应使用线程安全的收集器（如 Collectors.toList()）：

List<Integer> result = list.parallelStream().collect(Collectors.toList());

2.性能未必更好
并行流需额外开销（任务拆分、线程调度），对小数据量可能更慢。
测试性能：通过基准测试（如 JMH） 验证是否适合并行

3.顺序依赖操作
如 limit()、findFirst() 在并行流中可能性能更差，需改用无序流

list.parallelStream().unordered().limit(10); // 提升性能

ORDERED是Spliterator的特征值，特征要求并行流保持元素顺序（如 List），改成unordered就是改成序列流，除此之外

并行流的底层机制

1.Spliterator
并行流通过 Spliterator（可拆分迭代器） 将数据源拆分为多个子任务，是 Stream API 并行处理的底层实现

List<String> list = Arrays.asList("Java", "Python", "C++", "Go");// 使用并行流处理
list.parallelStream() // 将数据源拆分为多个子任务.map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);// 输出（顺序不确定，因为并行处理）：
// PYTHON
// JAVA
// GO
// C++

2.ForkJoinPool
并行流默认使用公共的 ForkJoinPool（线程数 = CPU 核心数）。通过系统属性修改默认线程池大小

System.setProperty("java.util.concurrent.ForkJoinPool.common.parallelism", "8");

3.自定义线程池（避免影响全局）

ForkJoinPool customPool = new ForkJoinPool(4);
customPool.submit(() -> list.parallelStream().forEach(...)).get();

顺序流 vs 并行流的对比

特性	顺序流	并行流
线程模型	单线程	多线程（`ForkJoinPool` 默认线程池）
性能优势	简单任务、小数据量	大数据量、可并行化的复杂任务
开销	低	高（线程切换、任务拆分/合并）
顺序保证	严格按顺序处理	不保证顺序（除非使用有序操作）
数据源要求	无特殊要求	数据源需可拆分（如 `ArrayList`）

顺序流和并行流的示例代码

顺序流处理

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
List<String> filtered = names.stream().filter(name -> name.length() > 3).map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList()); // [ALICE, CHARLIE]

并行流处理

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
int sum = numbers.parallelStream()//通过底层Spliterator拆分为多个子任务.filter(n -> n % 2 == 0).mapToInt(n -> n * 2).sum(); // (2+4+6+8+10)*2 = 60