Java8特性详解 lambda表达式和StreamAPI

1. lambda表达式

Java8最值得学习的特性就是Lambda表达式和Stream API，如果有python或者javascript的语言基础，对理解Lambda表达式有很大帮助

lambda写的好可以极大的减少代码冗余，同时可读性也好过冗长的内部类，匿名类。

先列举两个常见的简化（简单的代码同样好理解）

创建线程



排序



lambda表达式配合Java8新特性Stream API可以将业务功能通过函数式编程简洁的实现。

例如：



这段代码就是对一个字符串的列表，把其中包含的每个字符串都转换成全小写的字符串。注意代码第四行的map方法调用，这里map方法就是接受了一个lambda表达式。

1.1 lambda表达式语法

1.1.1 lambda表达式的一般语法

(Type1 param1, Type2 param2, ..., TypeN paramN) -> {
statment1;
statment2;
//.............
return statmentM;
}

1.1.2 单参数语法

param1 -> {
statment1;
statment2;
//.............
return statmentM;
}

当lambda表达式的参数个数只有一个，可以省略小括号

例如：将列表中的字符串转换为全小写

List<String> proNames = Arrays.asList(new String[]{"Ni","Hao","Lambda"});
List<String> lowercaseNames1 = proNames.stream().map(name -> {
return name.toLowerCase();
}).collect(Collectors.toList());

1.1.3 单语句写法

当lambda表达式只包含一条语句时，可以省略大括号、return和语句结尾的分号

例如：将列表中的字符串转换为全小写

List<String> proNames = Arrays.asList(new String[]{"Ni","Hao","Lambda"});

List<String> lowercaseNames2 = proNames.stream().map(name ->    name.toLowerCase()).collect(Collectors.toList());

1.2 lambda表达式中的this概念

在lambda中，this不是指向lambda表达式产生的那个SAM对象，而是声明它的外部对象。

例如：

public class WhatThis {

public void whatThis(){
//转全小写
List<String> proStrs = Arrays.asList(new String[]{"Ni","Hao","Lambda"});
List<String> execStrs = proStrs.stream().map(str -> {
System.out.println(this.getClass().getName());
return str.toLowerCase();
}).collect(Collectors.toList());
execStrs.forEach(System.out::println);
}

public static void main(String[] args) {
WhatThis wt = new WhatThis();
wt.whatThis();
}
}

输出：

com.wzg.test.WhatThis
com.wzg.test.WhatThis
com.wzg.test.WhatThis
ni
hao
lambda

2. Stream语法

两句话理解Stream：

Stream是元素的集合，这点让Stream看起来用些类似Iterator；

可以支持顺序和并行的对原Stream进行汇聚的操作；

大家可以把Stream当成一个装饰后的Iterator。原始版本的Iterator，用户只能逐个遍历元素并对其执行某些操作；包装后的Stream，用户只要给出需要对其包含的元素执行什么操作，比如“过滤掉长度大于10的字符串”、“获取每个字符串的首字母”等，具体这些操作如何应用到每个元素上，就给Stream就好了！原先是人告诉计算机一步一步怎么做，现在是告诉计算机做什么，计算机自己决定怎么做。当然这个“怎么做”还是比较弱的。

例子：

//Lists是Guava中的一个工具类
List<Integer> nums = Lists.newArrayList(1,null,3,4,null,6);
nums.stream().filter(num -> num != null).count();

使用Stream的基本步骤：

创建Stream；

转换Stream，每次转换原有Stream对象不改变，返回一个新的Stream对象（可以有多次转换）；

对Stream进行聚合（Reduce）操作，获取想要的结果；

3.1 怎么得到Stream

最常用的创建Stream有两种途径：

通过Stream接口的静态工厂方法（注意：Java8里接口可以带静态方法）；

通过Collection接口的默认方法（默认方法：Default method，也是Java8中的一个新特性，就是接口中的一个带有实现的方法）–stream()，把一个Collection对象转换成Stream

3.2 转换Stream

转换Stream其实就是把一个Stream通过某些行为转换成一个新的Stream。Stream接口中定义了几个常用的转换方法，下面我们挑选几个常用的转换方法来解释。

distinct: 对于Stream中包含的元素进行去重操作（去重逻辑依赖元素的equals方法），新生成的Stream中没有重复的元素；

filter: 对于Stream中包含的元素使用给定的过滤函数进行过滤操作，新生成的Stream只包含符合条件的元素；



map: 对于Stream中包含的元素使用给定的转换函数进行转换操作，新生成的Stream 只包含转换生成的元素。这个方法有三个对于原始类型的变种方法，分别是：mapToInt，mapToLong和mapToDouble。这三个方法也比较好理解，比如mapToInt就是把原始Stream转换成一个新的Stream，这个新生成的Stream中的元素都是int类型。之所以会有这样三个变种方法，可以免除自动装箱/拆箱的额外消耗；



flatMap：和map类似，不同的是其每个元素转换得到的是Stream对象，会把子Stream中的元素压缩到父集合中；



flatMap给一段代码理解：

Stream<List<Integer>> inputStream = Stream.of(
Arrays.asList(1),
Arrays.asList(2, 3),
Arrays.asList(4, 5, 6)
);
Stream<Integer> outputStream = inputStream.
flatMap((childList) -> childList.stream());

flatMap 把 input Stream 中的层级结构扁平化，就是将最底层元素抽出来放到一起，最终 output 的新 Stream 里面已经没有 List 了，都是直接的数字。

5.peek: 生成一个包含原Stream的所有元素的新Stream，同时会提供一个消费函数（Consumer实例），新Stream每个元素被消费的时候都会执行给定的消费函数；



6. limit: 对一个Stream进行截断操作，获取其前N个元素，如果原Stream中包含的元素个数小于N，那就获取其所有的元素；



7. skip: 返回一个丢弃原Stream的前N个元素后剩下元素组成的新Stream，如果原Stream中包含的元素个数小于N，那么返回空Stream；



整体调用例子：

List<Integer> nums = Lists.newArrayList(1,1,null,2,3,4,null,5,6,7,8,9,10);
System.out.println(“sum is:”+nums.stream().filter(num -> num != null).distinct().mapToInt(num -> num * 2).peek(System.out::println).skip(2).limit(4).sum());

可能会有这样的疑问：在对于一个Stream进行多次转换操作，每次都对Stream的每个元素进行转换，而且是执行多次，这样时间复杂度就是一个for循环里把所有操作都做掉的N（转换的次数）倍啊。其实不是这样的，转换操作都是lazy的，多个转换操作只会在汇聚操作（见下节）的时候融合起来，一次循环完成。我们可以这样简单的理解，Stream里有个操作函数的集合，每次转换操作就是把转换函数放入这个集合中，在汇聚操作的时候循环Stream对应的集合，然后对每个元素执行所有的函数。

3.3 汇聚（Reduce）Stream

汇聚操作（也称为折叠）接受一个元素序列为输入，反复使用某个合并操作，把序列中的元素合并成一个汇总的结果。比如查找一个数字列表的总和或者最大值，或者把这些数字累积成一个List对象。Stream接口有一些通用的汇聚操作，比如reduce()和collect()；也有一些特定用途的汇聚操作，比如sum(),max()和count()。注意：sum方法不是所有的Stream对象都有的，只有IntStream、LongStream和DoubleStream是实例才有。

下面会分两部分来介绍汇聚操作：

可变汇聚：把输入的元素们累积到一个可变的容器中，比如Collection或者StringBuilder；

其他汇聚：除去可变汇聚剩下的，一般都不是通过反复修改某个可变对象，而是通过把前一次的汇聚结果当成下一次的入参，反复如此。比如reduce，count，allMatch；

3.3.1 可变汇聚

可变汇聚对应的只有一个方法：collect，正如其名字显示的，它可以把Stream中的要有元素收集到一个结果容器中（比如Collection）。先看一下最通用的collect方法的定义（还有其他override方法）：

<R> R collect(Supplier<R> supplier,
BiConsumer<R, ? super T> accumulator,
BiConsumer<R, R> combiner);

先来看看这三个参数的含义：Supplier supplier是一个工厂函数，用来生成一个新的容器；BiConsumer accumulator也是一个函数，用来把Stream中的元素添加到结果容器中；BiConsumer combiner还是一个函数，用来把中间状态的多个结果容器合并成为一个（并发的时候会用到）。

但是上面的collect方法调用也有点太复杂了，没关系！

Java8给我们提供了Collector的工具类–[Collectors]

(http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/stream/Collectors.html)，其中已经定义了一些静态工厂方法，比如：Collectors.toCollection()收集到Collection中, Collectors.toList()收集到List中和Collectors.toSet()收集到Set中。这样的静态方法还有很多，这里就不一一介绍了，大家可以直接去看JavaDoc。下面看看使用Collectors对于代码的简化：

List<Integer> numsWithoutNull = nums.stream().filter(num -> num != null).
collect(Collectors.toList());