Java8 随笔记录(二)

描述一下有关流的概念

 

1、关于流

Stream 不是集合元素,它不是数据结构并不保存数据,它是有关算法和计算的,它更像一个高级版本的 Iterator。原始版本的 Iterator,用户只能显式地一个一个遍历元素并对其执行某些操作;高级版本的 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,Stream 会隐式地在内部进行遍历,做出相应的数据转换。

Stream 就如同一个迭代器(Iterator),单向,不可往复,数据只能遍历一次,遍历过一次后即用尽了,就好比流水从面前流过,一去不复返。

而和迭代器又不同的是,Stream 可以并行化操作,迭代器只能命令式地、串行化操作。顾名思义,当使用串行方式去遍历时,每个 item 读完后再读下一个 item。而使用并行去遍历时,数据会被分成多个段,其中每一个都在不同的线程中处理,然后将结果一起输出。Stream 的并行操作依赖于 Java7 中引入的 Fork/Join 框架(JSR166y)来拆分任务和加速处理过程。Java 的并行 API 演变历程基本如下:

  1. 1.0-1.4 中的 java.lang.Thread
  2. 5.0 中的 java.util.concurrent
  3. 6.0 中的 Phasers 等
  4. 7.0 中的 Fork/Join 框架
  5. 8.0 中的 Lambda

2、流的构成

当我们使用一个流的时候,通常包括三个基本步骤:

获取一个数据源(source)→ 数据转换→执行操作获取想要的结果,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),这就允许对其操作可以像链条一样排列,变成一个管道,如下图所示。

图 1. 流管道 (Stream Pipeline) 的构成


 

有多种方式生成 Stream Source:

      从 Collection 和数组
              Collection.stream()
              Collection.parallelStream()
              Arrays.stream(T array) or Stream.of()
      从 BufferedReader
               java.io.BufferedReader.lines()
      静态工厂
      java.util.stream.IntStream.range()
      java.nio.file.Files.walk()
     自己构建
     java.util.Spliterator

    其它

         Random.ints()

         BitSet.stream()

         Pattern.splitAsStream(java.lang.CharSequence)

         JarFile.stream() 

3、流的操作类型分为两种:

  • Intermediate:一个流可以后面跟随零个或多个 intermediate 操作。其目的主要是打开流,做出某种程度的数据映射/过滤,然后返回一个新的流,交给下一个操作使用。这类操作都是惰性化的(lazy),就是说,仅仅调用到这类方法,并没有真正开始流的遍历。
  • Terminal:一个流只能有一个 terminal 操作,当这个操作执行后,流就被使用“光”了,无法再被操作。所以这必定是流的最后一个操作。Terminal 操作的执行,才会真正开始流的遍历,并且会生成一个结果,或者一个 side effect。

      在对于一个 Stream 进行多次转换操作 (Intermediate 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 N(转换次数)个 for 循环里把所有操作都做掉的总和吗?其实不是这样的,转换操作都是 lazy 的,多个转换操作只会在 Terminal 操作的时候融合起来,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 Terminal 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。

还有一种操作被称为 short-circuiting。用以指:

      对于一个 intermediate 操作,如果它接受的是一个无限大(infinite/unbounded)的 Stream,但返回一个有限的新 Stream。
      对于一个 terminal 操作,如果它接受的是一个无限大的 Stream,但能在有限的时间计算出结果。

当操作一个无限大的 Stream,而又希望在有限时间内完成操作,则在管道内拥有一个 short-circuiting 操作是必要非充分条件。

 

4、流与集合

说白了,集合是针对数据的,体现是是一种数据存储结构;而流是针对计算的,体现的是更多一种对数据的计算方式,就比如整个流水线,当执行到这一步的时候才会去做相应的计算,也就是按需来计算。

 

5、流的迭代和常用的操作

public void test(){
        List<String> views = Lists.newArrayList("wsbs","xwzx","bmfw","wshd");
	// 外部迭代,也就是一种显式的迭代方式,
	// 因为它不属于stream的一种操作,不具有stream的并行特点,需要自己去考虑到并行问题
	views.iterator().forEachRemaining(System.out::println);
	
	System.out.println("--------------------");
	
	// 内部迭代,使用stream在内部实现的一种迭代方式,其本身会并行化处理
	Stream<String> s = views.stream();
	s.forEach(System.out::println);
	// 此地方会报错,因为stream只能被迭代一次: 
        // 异常:stream has already been aperated upon or close
	s.forEachOrdered(System.out::println);
}

    stream除了中间计算阶段,相应的也会有结束阶段,不可能会一直计算下去的,要是一直计算,访问量大的时候那不得分分钟死掉。

操作 类型 返回类型 操作参数 函数描述符
filter 中间操作 Stream<T> Predicate<T> T -> boolean
map 中间操作 Stream<T> Function<T, R> T -> R
limit 中间操作 Stream<T>    
sorted 中间操作 Stream<T> Comparator<T> (T, T) -> int
distinct 中间操作 Stream<T>    
forEach 终端操作 遍历流中的每个元素并对其应用lambda
count 终端操作 返回流中的元素个数,返回long型
collect 终端操作 把流规约成一个集合,比如:Collectors.toList()、Map、Set ... (后面会详细介绍)

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