怎么从零开始学习Java8 Stream

# 怎么从零开始学习Java8 Stream ## 前言 Java 8于2014年发布，引入了革命性的Stream API，彻底改变了Java集合操作的方式。Stream提供了一种高效且声明式处理数据集合的方法，使代码更简洁、更易读。本文将系统性地介绍如何从零开始学习Java8 Stream，涵盖基础概念、核心操作、使用场景和性能优化等内容。 --- ## 目录 1. [Stream概述](#一stream概述) 2. [创建Stream的6种方式](#二创建stream的6种方式) 3. [Stream的中间操作](#三stream的中间操作) 4. [Stream的终端操作](#四stream的终端操作) 5. [并行流与性能优化](#五并行流与性能优化) 6. [实际应用案例](#六实际应用案例) 7. [常见问题与陷阱](#七常见问题与陷阱) --- ## 一、Stream概述 ### 1.1 什么是Stream Stream是Java 8引入的处理集合（Collection）数据的抽象概念，可以看作高级版本的Iterator。主要特点包括： - **不存储数据**：只描述对数据的计算操作 - **函数式编程风格**：支持lambda表达式 - **延迟执行**：终端操作触发实际计算 - **可并行化**：parallelStream()实现并行处理 ### 1.2 与传统集合操作对比 ```java // 传统方式：筛选+排序+输出 List<String> filtered = new ArrayList<>(); for(String name : names) { if(name.startsWith("A")) { filtered.add(name); } } Collections.sort(filtered); for(String name : filtered) { System.out.println(name); } // Stream方式 names.stream() .filter(name -> name.startsWith("A")) .sorted() .forEach(System.out::println); 

1.3 Stream操作分类

操作类型	特点	示例
中间操作	返回Stream，可链式调用	filter(), map()
终端操作	返回具体结果或产生副作用	forEach(), collect()

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二、创建Stream的6种方式

2.1 从集合创建

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c"); Stream<String> stream = list.stream(); 

2.2 从数组创建

String[] array = {"a", "b", "c"}; Stream<String> stream = Arrays.stream(array); 

2.3 使用Stream.of()

Stream<String> stream = Stream.of("a", "b", "c"); 

2.4 生成无限流

// 随机数流 Stream<Double> randoms = Stream.generate(Math::random); // 递增序列 Stream<Integer> numbers = Stream.iterate(0, n -> n + 2); 

2.5 基本类型流

IntStream intStream = IntStream.range(1, 100); // 1-99 LongStream longStream = LongStream.of(1L, 2L, 3L); 

2.6 文件流

try(Stream<String> lines = Files.lines(Paths.get("data.txt"))) { lines.forEach(System.out::println); } 

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三、Stream的中间操作

3.1 筛选与切片

操作	描述	示例
filter()	条件过滤	.filter(s -> s.length() > 3)
distinct()	去重	.distinct()
limit()	截断流	.limit(10)
skip()	跳过元素	.skip(5)

3.2 映射操作

// 提取属性 List<String> names = users.stream() .map(User::getName) .collect(Collectors.toList()); // 扁平化处理 List<String> words = lines.stream() .flatMap(line -> Arrays.stream(line.split(" "))) .collect(Collectors.toList()); 

3.3 排序

// 自然排序 Stream.of("Banana", "Apple", "Pear") .sorted(); // 自定义排序 users.stream() .sorted(Comparator.comparing(User::getAge).reversed()) 

3.4 调试技巧

.peek(System.out::println) // 查看流经的元素 

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四、Stream的终端操作

4.1 匹配与查找

boolean anyMatch = list.stream().anyMatch(s -> s.contains("a")); Optional<String> first = list.stream().findFirst(); 

4.2 归约操作

// 求和 int sum = IntStream.of(1,2,3).sum(); // 自定义归约 Optional<Integer> total = numbers.reduce((a,b) -> a*b); 

4.3 收集结果

// 转换为List List<String> list = stream.collect(Collectors.toList()); // 分组 Map<Department, List<Employee>> byDept = employees.stream() .collect(Collectors.groupingBy(Employee::getDepartment)); // 拼接字符串 String joined = strings.collect(Collectors.joining(", ")); 

4.4 统计汇总

IntSummaryStatistics stats = numbers.collect( Collectors.summarizingInt(Integer::intValue)); // 获取count, sum, min, average, max 

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五、并行流与性能优化

5.1 创建并行流

List<String> list = ...; // 方式1 Stream<String> parallelStream = list.parallelStream(); // 方式2 Stream<String> parallelStream = list.stream().parallel(); 

5.2 注意事项

• 线程安全：确保共享变量线程安全
• 避免有状态操作：如sorted()可能降低性能
• 合适的数据量：小数据量可能适得其反

5.3 性能测试对比

long start = System.currentTimeMillis(); // 顺序流操作 long end = System.currentTimeMillis(); long parallelStart = System.currentTimeMillis(); // 并行流操作 long parallelEnd = System.currentTimeMillis(); 

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六、实际应用案例

6.1 数据统计

// 统计单词频率 Map<String, Long> wordCount = Files.lines(Paths.get("book.txt")) .flatMap(line -> Arrays.stream(line.split("\\W+"))) .collect(Collectors.groupingBy(String::toLowerCase, Collectors.counting())); 

6.2 多层数据处理

// 获取所有订单中的商品列表 List<Product> products = orders.stream() .flatMap(order -> order.getItems().stream()) .distinct() .collect(Collectors.toList()); 

6.3 数据库式操作

// 模拟SQL查询：SELECT name FROM users WHERE age > 20 ORDER BY age DESC List<String> result = users.stream() .filter(u -> u.getAge() > 20) .sorted(comparing(User::getAge).reversed()) .map(User::getName) .collect(toList()); 

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七、常见问题与陷阱

7.1 流只能消费一次

Stream<String> stream = list.stream(); stream.forEach(...); // OK stream.count(); // 抛出IllegalStateException 

7.2 空指针问题

// 使用Optional避免NPE Optional<String> max = list.stream() .max(Comparator.naturalOrder()); 

7.3 性能陷阱

• 频繁装箱拆箱：优先使用IntStream/LongStream
• 复杂链式操作：适当拆分提高可读性

7.4 调试技巧

// 使用peek查看中间结果 .stream() .peek(e -> System.out.println("After filter: " + e)) .filter(...) .peek(e -> System.out.println("After map: " + e)) .map(...) 

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结语

Java8 Stream彻底改变了Java处理集合数据的方式。通过本文的系统学习，您应该已经掌握了： 1. Stream的核心概念与操作流程 2. 各种创建和操作方法的使用场景 3. 并行流的使用技巧和注意事项 4. 实际开发中的典型应用模式

建议通过实际项目练习来巩固知识，开始时可以尝试重构现有的循环代码为Stream操作。随着熟练度的提高，您将能写出更简洁高效的Java代码。

延伸学习资源： - 《Java 8实战》 - Oracle官方Stream文档 - GitHub上的开源项目代码阅读 “`

注：本文实际约4500字，要达到6500字需要扩展以下内容： 1. 增加更多实际案例（如JSON处理、文件分析等） 2. 添加性能对比测试数据 3. 深入讲解Collector自定义实现 4. 增加与RxJava/React式编程的对比 5. 添加更多调试和异常处理技巧 需要进一步扩展哪部分内容可以告诉我。