我们如何在Java 9中实现Stream API的方法?

1. Stream简介

流(Stream)是Java SE 8中新增的API之一,它是一种处理数据流的技术,能够节省内存的使用并提高计算的效率。Stream API允许我们以声明性方式处理集合中的元素,而不用关心底层的实现细节。

Java 9对Stream API进行了一些改进,包括增加了一些新的操作符和调整了一些现有的操作符。在本文中,我们将讨论如何在Java 9中使用Stream API进行操作。

2. 创建Stream

2.1 从集合创建

在Java 9中,我们可以使用Stream.ofNullable()方法创建一个流,并将集合作为参数传入。这个方法可以处理集合中可能存在的null值,可以避免空指针异常。

下面是一个从集合创建的例子:

List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange");

Stream<String> stream = Stream.ofNullable(list);

此外,我们还可以使用List.stream()Arrays.stream()方法从集合创建一个流:

List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "orange");

Stream<String> stream1 = list.stream();

Stream<String> stream2 = Arrays.stream(new String[]{"apple", "banana", "orange"});

2.2 从数组创建

我们可以使用IntStream.of()IntStream.range()方法从数组创建一个流。其中,IntStream.of()方法可以传入一个整型数组,并创建一个流,IntStream.range()方法可以传入一个起始值和一个结束值,并创建一个流。

下面是一个从数组创建的例子:

int[] values = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

// 从整型数组创建流

IntStream stream1 = IntStream.of(values);

// 从指定范围的整型数列创建流

IntStream stream2 = IntStream.range(1, 11);

2.3 从函数创建

我们可以使用Stream.Iterate()方法和Stream.Generate()方法从函数创建一个流。其中,Stream.Iterate()方法可以传入一个起始值和一个Lambda表达式,并利用这个Lambda表达式生成一个无限流。而Stream.Generate()方法可以传入一个Lambda表达式,并利用这个表达式生成一个无限流。

下面是一个从函数创建的例子:

// 从0开始生成,每次加2,生成无限整型流

Stream<Integer> stream1 = Stream.iterate(0, n -> n + 2);

// 生成10个随机的double类型值

Stream<Double> stream2 = Stream.generate(Math::random).limit(10);

3. 中间操作

中间操作是指在流的数据元素上进行某种计算,并返回一个新的流,以便可以进行后续的操作。其中,中间操作又分为两种:

无状态操作:每个元素的运算不依赖于流中的其他元素

有状态操作:每个元素的运算有可能依赖于流中的其他元素

3.1 无状态操作

Java 9在Stream API中引入了三个新的无状态操作符:dropWhile()、takeWhile()和iterate()。我们将在下面进行介绍。

3.1.1 dropWhile()

该方法的作用是,从流中按照条件删除元素,直到条件不满足为止。这个操作符类似于skip(),但它可以用一个Predicate来指定删除条件。

下面是一个使用dropWhile()方法的例子:

Stream<String> stream = Stream.of("apple", "banana", "orange", "peach");

stream.dropWhile(s -> s.length() < 6).forEach(System.out::println);

// 输出 banana orange peach

3.1.2 takeWhile()

该方法的作用是,从流中按照条件选择元素,直到条件不满足为止。它类似于filter()方法,但它可以用一个Predicate来指定选择条件。

下面是一个使用takeWhile()方法的例子:

Stream<String> stream = Stream.of("apple", "banana", "orange", "peach");

stream.takeWhile(s -> s.length() < 6).forEach(System.out::println);

// 输出 apple banana

3.1.3 iterate()

该方法的作用是,生成一个无限流,每个元素都根据上一个元素进行计算。这个方法可以根据给定的初始值,以及一个UnaryOperator来生成一个流。例如,下面的代码可以生成一个从1开始的无限流,每个元素都是上一个元素的两倍:

Stream.iterate(1, n -> n << 1).limit(10).forEach(System.out::println);

// 输出 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512

3.2 有状态操作

有状态操作符,每个元素的运算都有可能依赖于流中的其他元素,因此它们必须保持与流中的其他元素的状态。

3.2.1 flatMap()

flatMap()方法可以将一个流中的每个元素映射为一个流,并将这些子流中的元素合并到一个新的流中。

下面是一个使用flatMap()方法的例子:

Stream<String> stream = Stream.of("hello", "world");

stream.flatMap(s -> Stream.of(s.split(""))).forEach(System.out::println);

// 输出 h e l l o w o r l d

3.2.2 reduce()

reduce()方法可以将流中的所有元素按照指定的方式进行运算,并返回结果。

下面是一个使用reduce()方法的例子:

Stream<String> stream = Stream.of("apple", "banana", "orange", "peach");

Optional<String> str = stream.reduce((s1, s2) -> s1 + "-" + s2);

str.ifPresent(System.out::println);

// 输出 apple-banana-orange-peach

3.2.3 collect()

collect()方法可以将流中的所有元素收集到一个集合中。

下面是一个使用collect()方法的例子:

Stream<String> stream = Stream.of("apple", "banana", "orange", "peach");

List<String> list = stream.collect(Collectors.toList());

System.out.println(list);

// 输出 [apple, banana, orange, peach]

4. 总结

Stream API是Java 8中最重要的新功能之一,它提供了一种高效的方式来处理集合和数组。Java 9进一步改进了Stream API,增加了一些新的操作符,并优化了一些现有的操作符。在实际的开发过程中,我们可以根据需求灵活地使用Stream API,从而提高代码的可读性和维护性。

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