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在 Java 中，Stream API 是 Java 8 引入的一个强大工具，用于处理集合（Collection）中的元素。它提供了一种高效且声明式的方式来处理数据，支持过滤、映射、聚合等操作。Stream 操作可以分为两类：中间操作（Intermediate Operations） 和 终止操作（Terminal Operations）。
Stream 的基本概念
- 流（Stream）：不是一个数据结构，而是一个来自数据源的元素队列并支持聚合操作。
- 数据源：可以是集合、数组、I/O 通道等。
- 聚合操作：如 filter、map、reduce、find、match 等。
- 特点：
- 不存储数据：流只是对数据源的元素进行计算。
- 一次性使用：流只能遍历一次，遍历后就会关闭。
- 延迟执行：中间操作不会立即执行，只有在终止操作时才会触发。
中间操作（Intermediate Operations）
中间操作会返回一个新的流，允许你链式调用多个操作。常见的中间操作包括：
1. 过滤（Filtering）
filter(Predicate<T>)：过滤出满足条件的元素。List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David"); names.stream().filter(name -> name.length() > 4) // 保留长度大于4的名字.forEach(System.out::println); // 输出：Alice, Charlie
2. 映射（Mapping）
map(Function<T, R>)：将元素转换为另一种类型。List<Integer> lengths = names.stream().map(String::length) // 将每个字符串映射为其长度.collect(Collectors.toList()); // [5, 3, 7, 5]flatMap(Function<T, Stream<R>>)：将每个元素的流合并为一个流。List<List<Integer>> nestedList = Arrays.asList(Arrays.asList(1, 2),Arrays.asList(3, 4) ); List<Integer> flattenedList = nestedList.stream().flatMap(List::stream) // 将嵌套列表展平.collect(Collectors.toList()); // [1, 2, 3, 4]
3. 排序（Sorting）
sorted()：自然排序。sorted(Comparator<T>)：自定义排序。names.stream().sorted() // 按字母顺序排序.forEach(System.out::println);names.stream().sorted(Comparator.comparingInt(String::length)) // 按长度排序.forEach(System.out::println);
4. 去重（Distinct）
distinct()：根据元素的equals()方法去重。List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 2, 3, 3, 3); numbers.stream().distinct() // 去重.forEach(System.out::println); // 输出：1, 2, 3
5. 截断（Limiting）和跳过（Skipping）
limit(long n)：截取前 n 个元素。skip(long n)：跳过前 n 个元素。names.stream().limit(2) // 只取前两个元素.forEach(System.out::println); // 输出：Alice, Bobnames.stream().skip(2) // 跳过前两个元素.forEach(System.out::println); // 输出：Charlie, David
6. ** peek**
peek(Consumer<T>)：对每个元素执行操作，但不改变元素，常用于调试。names.stream().filter(name -> name.length() > 4).peek(name -> System.out.println("Filtered name: " + name)) // 调试输出.map(String::toUpperCase).forEach(System.out::println);
终止操作（Terminal Operations）
终止操作会消耗流，产生一个结果或副作用。常见的终止操作包括：
1. 遍历（ForEach）
forEach(Consumer<T>)：对每个元素执行操作。names.stream().forEach(name -> System.out.println("Hello, " + name));
2. 收集（Collect）
collect(Collector<T, A, R>)：将元素收集到集合或其他数据结构中。List<String> filteredNames = names.stream().filter(name -> name.startsWith("A")).collect(Collectors.toList());Map<Integer, List<String>> namesByLength = names.stream().collect(Collectors.groupingBy(String::length));
3. 聚合（Reduce）
reduce(T identity, BinaryOperator<T>)：将元素组合成一个值。List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5); int sum = numbers.stream().reduce(0, Integer::sum); // 计算总和：15
4. 匹配（Matching）
anyMatch(Predicate<T>)：是否至少有一个元素匹配。allMatch(Predicate<T>)：是否所有元素都匹配。noneMatch(Predicate<T>)：是否没有元素匹配。boolean hasLongName = names.stream().anyMatch(name -> name.length() > 5); // true boolean allUpperCase = names.stream().allMatch(name -> name.equals(name.toUpperCase())); // false
5. 查找（Finding）
findFirst()：返回第一个元素。findAny()：返回任意一个元素（并行流中更有用）。Optional<String> first = names.stream().findFirst(); Optional<String> any = names.parallelStream().findAny();
6. 计数（Count）
count()：返回元素数量。long count = names.stream().filter(name -> name.startsWith("C")).count(); // 1
7. 最大值和最小值
max(Comparator<T>)和min(Comparator<T>)：返回最大/最小值。Optional<String> longestName = names.stream().max(Comparator.comparingInt(String::length));
并行流（Parallel Stream）
Stream 支持并行处理，通过 parallelStream() 或 stream().parallel() 创建并行流：
long count = names.parallelStream() // 并行流.filter(name -> name.length() > 4).count();
- 注意：并行流适用于计算密集型且无状态的操作，否则可能导致线程安全问题。
示例：综合应用
List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David", "Eve");int sumOfLengths = names.stream().filter(name -> name.length() > 3) // 过滤长度大于3的名字.map(String::length) // 映射为长度.reduce(0, Integer::sum); // 求和System.out.println("Sum of lengths: " + sumOfLengths); // 输出：22
Stream 操作的特点
- 延迟执行：中间操作不会立即执行，只有在终止操作时才会触发。
- 一次性使用：流只能遍历一次，遍历后不能再次使用。
- 内部迭代：Stream 操作由库内部实现迭代，比外部迭代（如 for 循环）更简洁。
总结
Stream API 通过中间操作和终止操作的组合，提供了一种高效、灵活且易读的方式来处理集合数据。掌握这些操作可以让你的代码更简洁、更具表现力。