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Java-函數語言程式設計(三)流(Stream)

流使程式猿可以在抽象層上對集合進行操作。
從外部迭代到內部迭代

什麼是外部迭代和內部迭代呢?
個人認為,外和內是相對集合程式碼而言。

如果迭代的業務執行在應用程式碼中,稱之為外部迭代。

反之,迭代的業務執行在集合程式碼中,稱為內部迭代(函數語言程式設計)。

語言描述可能有點抽象,下面看例項。

  1. 外部迭代

呼叫itrator方法,產生一個新的Iterator物件,進而控制整個迭代過程。
for (Student student:list){
if (student.getAge()>18){
result++;
}
}
我們都知道,for其實底層使用的迭代器:

Iterator

外部迭代缺點:

很難抽象出複雜操作
本質上講是序列化操作。

  1. 內部迭代

返回內部迭代中的響應介面:Stream
long count = list.stream().filter(student -> student.getAge() > 18).count();
整個過程被分解為:過濾和計數。

要注意:返回的Stream物件不是一個新集合,而是建立新集合的配方。

2.1 惰性求值和及早求值

像filter這樣值描述Stream,最終不產生新集合的方法叫做惰性求值。
像count這樣最終會從Stream產生值的方法叫做及早求值。
判斷一個操作是惰性操作還是及早求值,只需看它的返回值。如果返回值是Stream,那麼是惰性求值;如果返回值是另一個值或者為空,那就是及早求值。這些操作的理想方式就是形成一個惰性求值的鏈,最後用一個及早求值的操作返回想要的結果。

整個過程跟建造者模式很像,使用一系列的操作後最後呼叫build方法才返回真正想要的物件。設計模式快速學習(四)建造者模式

那這個過程有什麼好處呢:可以在集合類上級聯多種操作,但迭代只需要進行一次。

  1. 常用操作

3.1 collect(toList()) 及早求值

collect(toList())方法由Stream裡的值生成一個列表,是一個及早求值操作。
List

3.2 map

map可以將一種型別的值轉換成另一種型別。
List

3.3 filter過濾器

遍歷並檢查其中的元素時,可用filter
List

如果有一個包含了多個集合的物件希望得到所有數字的集合,我們可以用flatMap
List

3.5 max和min

看名字就知道,最大值和最小值。
Student student1 = list.stream()
.min(Comparator.comparing(student -> student.getAge()))
.get();
java8提供了一個Comparator靜態方法,可以藉助它實現一個方便的比較器。其中Comparator.comparing(student -> student.getAge()可以換成Comparator.comparing(Student::getAge)成為更純粹的lambda。max同理。

3.6 reduce

reduce操作可以實現從一組值中生成一個值,在上述例子中用到的count、min、max方法事實上都是reduce操作。
Integer reduce = Stream.of(1, 2, 3).reduce(0, (acc, element) -> acc + element);
System.out.println(reduce);

6
上面的例子使用reduce求和,0表示起點,acc表示累加器,儲存著當前累加結果(每一步都將stream中的元素累加至acc),element是當前元素。

  1. 操作整合

collect(toList())方法由Stream裡的值生成一個列表
map可以將一種型別的值轉換成另一種型別。
遍歷並檢查其中的元素時,可用filter
如果有一個包含了多個集合的物件希望得到所有數字的集合,我們可以用flatMap
max和min
reduce(不常用)

  1. 鏈式操作實戰

List

static class Class{
    private List<Student> students;
    private String className;
    getter and setter ...and construct ....
}

這是我們的資料和關係--班級和學生,現在我想要找名字以小開頭的學生,用stream鏈式操作:

List

  1. 實戰提升

在許多個class中查詢年齡大於18的名字並返回集合。
原始程式碼:

    List<String> nameList = new ArrayList<>();
    for (Class c:classList){
        for (Student student:c.getStudents()){
            if (student.getAge()>18){
                String name = student.getName();
                nameList.add(name);
            }
        }
    }

    System.out.println(nameList);

鏈式流程式碼:
如果讓你去寫,你可能會classList.stream().forEach(aClass -> aClass.getStudents().stream())....去實現?

我剛開始就是這樣無腦幹的,後來我緩過神來,想起foreach是一個及早求值操作,而且返回值是void,這樣的開頭就註定了沒有結果,然後仔細想想,flatMap不是用來處理不是一個集合的流嗎,好了,就有了下面的程式碼。

List

程式碼可讀性差,隱匿了真正的業務邏輯
需要設定無關變數來儲存中間結果
效率低,每一步都及早求值生成新集合
難於並行化處理

  1. 高階函式及注意事項

高階函式是指接受另外一個函式作為引數,或返回一個函式的函式。如果函式的函式裡包含介面或返回一個介面,那麼該函式就是高階函式。
Stream介面中幾乎所有的函式都是高階函式。比如:Comparing 接受一個函式作為引數,然後返回Comparator介面。

Student student = list.stream().max(Comparator.comparing(Student::getAge)).get();

public interface Comparator

void forEach(Consumer<? super T> action);

public interface Consumer

這裡拿ActionEvent舉例子: