Java 8 Lambda 表达式与 Stream 流实战解析

运行结果如下：

9 龙的身高高于 185 吗？：false
命运由我不由天
9 龙
10
false
6
我是一个演示的函数式接口

以上示例展示了 Lambda 接口的使用及如何自定义一个函数式接口。特别值得注意的是 Student::getName 这种写法，称为方法引用。格式为 ClassName::methodName，非常简洁。

接下来我们看看 Java 8 如何将函数式接口封装到流中，高效地处理集合。

注：后续所有示例均基于以下三个类：OutstandingClass（班级）、Student（学生）、SpecialityEnum（特长）。

惰性求值与及早求值

理解流操作的关键在于区分两种求值策略：

• 惰性求值：只描述 Stream 的操作，结果仍然是 Stream，可以链式调用。直到遇到终结操作才会执行。
• 及早求值：得到最终结果而不是 Stream，通常指终结操作。

常用的流操作

1. collect(Collectors.toList())

将流转换为 List，还有 toSet()、toMap() 等。这属于及早求值。

public class TestCase {
    public static void main(String[] args) {
        List<Student> studentList = Stream.of(new Student("路飞", 22, 175),
                new Student("红发", 40, 180),
                new Student("白胡子", 50, 185)).collect(Collectors.toList());
        System.out.println(studentList);
    }
}

输出结果：

[Student{name='路飞', age=22, stature=175, specialities=null}, 
Student{name='红发', age=40, stature=180, specialities=null}, 
Student{name='白胡子', age=50, stature=185, specialities=null}]

2. filter

顾名思义，用于过滤筛选，内部依赖 Predicate 接口。属于惰性求值。

比如筛选出身高小于 180 的同学：

public class TestCase {
    public static void main(String[] args) {
        List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        List<Student> list = students.stream()
            .filter(stu -> stu.getStature() < 180)
            .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(list);
    }
}

输出结果：

[Student{name='路飞', age=22, stature=175, specialities=null}]

3. map

转换功能，内部依赖 Function 接口。属于惰性求值。

将 Student 对象转换为 String 对象，获取名字：

public class TestCase {
    public static void main(String[] args) {
        List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        List<String> names = students.stream().map(student -> student.getName())
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(names);
    }
}

输出结果：

[路飞，红发，白胡子]

4. flatMap

将多个 Stream 合并为一个 Stream。属于惰性求值。

调用 Stream.of 的静态方法将两个 List 转换为 Stream，再通过 flatMap 合并：

public class TestCase {
    public static void main(String[] args) {
        List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        List<Student> studentList = Stream.of(students,
                asList(new Student("艾斯", 25, 183),
                        new Student("雷利", 48, 176)))
                .flatMap(students1 -> students1.stream()).collect(Collectors.toList());
        System.out.println(studentList);
    }
}

输出结果：

[Student{name='路飞', age=22, stature=175, specialities=null}, 
Student{name='红发', age=40, stature=180, specialities=null}, 
Student{name='白胡子', age=50, stature=185, specialities=null}, 
Student{name='艾斯', age=25, stature=183, specialities=null},
Student{name='雷利', age=48, stature=176, specialities=null}]

5. max 和 min

在集合中求最大或最小值，使用流非常方便。属于及早求值。

public class TestCase {
    public static void main(String[] args) {
        List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        Optional<Student> max = students.stream()
            .max(Comparator.comparing(stu -> stu.getAge()));
        Optional<Student> min = students.stream()
            .min(Comparator.comparing(stu -> stu.getAge()));
        // 判断是否有值
        if (max.isPresent()) {
            System.out.println(max.get());
        }
        if (min.isPresent()) {
            System.out.println(min.get());
        }
    }
}

输出结果：

Student{name='白胡子', age=50, stature=185, specialities=null}
Student{name='路飞', age=22, stature=175, specialities=null}

max、min 接收一个 Comparator（例子中使用 Java 8 自带的静态函数，只需要传入需要比较的值即可），并返回一个 Optional 对象。这是 Java 8 新增的类，专门为了防止 null 引发的空指针异常。

可以使用 max.isPresent() 判断是否有值；也可以使用 max.orElse(new Student())，当值为 null 时就使用给定值；或者 max.orElseGet(() -> new Student())，这需要传入一个 Supplier 的 Lambda 表达式。

6. count

统计功能，一般结合 filter 使用，先筛选出需要的再统计。属于及早求值。

public class TestCase {
    public static void main(String[] args) {
        List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        long count = students.stream().filter(s1 -> s1.getAge() < 45).count();
        System.out.println("年龄小于 45 岁的人数是：" + count);
    }
}

输出结果：

年龄小于 45 岁的人数是：2

7. reduce

reduce 操作可以实现从一组值中生成一个值。上述例子中用到的 count、min 和 max 方法，因为常用而被纳入标准库中，事实上它们都是 reduce 操作。属于及早求值。

public class TestCase {
    public static void main(String[] args) {
        Integer reduce = Stream.of(1, 2, 3, 4).reduce(0, (acc, x) -> acc + x);
        System.out.println(reduce);
    }
}

输出结果：

10

这里 reduce 接收了一个初始值为 0 的累加器，依次取出值与累加器相加，最后累加器的值就是最终的结果。

高级集合类及收集器

转换成值

收集器是一种通用的、从流生成复杂值的结构。只要将它传给 collect 方法，所有的流就都可以使用它了。标准类库已经提供了一些有用的收集器，以下示例代码中的收集器都是从 java.util.stream.Collectors 类中静态导入的。

public class CollectorsTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<Student> students1 = new ArrayList<>(3);
        students1.add(new Student("路飞", 23, 175));
        students1.add(new Student("红发", 40, 180));
        students1.add(new Student("白胡子", 50, 185));

        OutstandingClass ostClass1 = new OutstandingClass("一班", students1);
        // 复制 students1，并移除一个学生
        List<Student> students2 = new ArrayList<>(students1);
        students2.remove(1);
        OutstandingClass ostClass2 = new OutstandingClass("二班", students2);
        // 将 ostClass1、ostClass2 转换为 Stream
        Stream<OutstandingClass> classStream = Stream.of(ostClass1, ostClass2);
        OutstandingClass outstandingClass = biggestGroup(classStream);
        System.out.println("人数最多的班级是：" + outstandingClass.getName());

        System.out.println("一班平均年龄是：" + averageNumberOfStudent(students1));
    }

    /**
     * 获取人数最多的班级
     */
    private static OutstandingClass biggestGroup(Stream<OutstandingClass> outstandingClasses) {
        return outstandingClasses.collect(
                maxBy(comparing(ostClass -> ostClass.getStudents().size())))
                .orElseGet(OutstandingClass::new);
    }

    /**
     * 计算平均年龄
     */
    private static double averageNumberOfStudent(List<Student> students) {
        return students.stream().collect(averagingInt(Student::getAge));
    }
}

输出结果：

人数最多的班级是：一班
一班平均年龄是：37.666666666666664

maxBy 或者 minBy 就是求最大值与最小值。

转换成块

常用的流操作是将其分解成两个集合，Collectors.partitioningBy 帮我们实现了，接收一个 Predicate 函数式接口。

将示例学生分为会唱歌与不会唱歌的两个集合：

public class PartitioningByTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 省略 List<student> students 的初始化
        Map<Boolean, List<Student>> listMap = students.stream().collect(
            Collectors.partitioningBy(student -> student.getSpecialities().
                    contains(SpecialityEnum.SING)));
    }
}

数据分组

数据分组是一种更自然的分割数据操作，与将数据分成 true 和 false 两部分不同，可以使用任意值对数据分组。Collectors.groupingBy 接收一个 Function 做转换。

如图，我们使用 groupingBy 将根据特长进行分组为圆形一组，三角形一组，正方形一组。

例子：根据学生第一个特长进行分组

public class GroupingByTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 省略 List<student> students 的初始化
         Map<SpecialityEnum, List<Student>> listMap = 
             students.stream().collect(
             Collectors.groupingBy(student -> student.getSpecialities().get(0)));
    }
}

Collectors.groupingBy 与 SQL 中的 group by 操作是一样的。

字符串拼接

如果将所有学生的名字拼接起来，怎么做呢？通常只能创建一个 StringBuilder，循环拼接。使用 Stream，使用 Collectors.joining() 简单容易。

public class JoiningTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<Student> students = new ArrayList<>(3);
        students.add(new Student("路飞", 22, 175));
        students.add(new Student("红发", 40, 180));
        students.add(new Student("白胡子", 50, 185));

         String names = students.stream()
             .map(Student::getName).collect(Collectors.joining(",","[","]"));
        System.out.println(names);
    }
}

输出结果：

[路飞，红发，白胡子]

joining 接收三个参数，第一个是分界符，第二个是前缀符，第三个是结束符。也可以不传入参数 Collectors.joining()，这样就是直接拼接。

总结

本文主要从实际使用角度讲述了常用的方法及流。使用 Java 8 可以很清晰地表达你要做什么，代码也很简洁。上面的例子主要是为了讲解较为简单的用法，大家可以去使用 Java 8 重构自己现有的代码，自行领会 Lambda 的奥妙。

Stream 要组合使用才会发挥更大的功能，链式调用很迷人，根据自己的业务去做吧。