Java 8 引入的 Stream API 是一個強大的工具，用于處理集合（如 List、Set）中的元素。它支持各種操作，包括過濾、排序、映射等，并且能夠以聲明式的方式表達復雜的查詢操作。流操作可以是中間操作（返回流以便進一步處理）或終端操作（產生結果或副作用）。此外，Stream API 還支持并行執行，從而利用多核處理器的優勢。

Stream 的基本概念

• 源
  任何提供數據的集合（如?List、Set、數組等）均可作為流的來源。

• 中間操作
  返回新流對象，支持鏈式調用，惰性求值。常見操作包括：

  • filter（篩選）
  • map（映射）
  • sorted（排序）
  • distinct（去重）
  • limit（限制數量）
  • skip（跳過元素）
  • flatMap（扁平化映射）
  • peek（調試查看）

• 終端操作
  觸發流處理并生成結果，執行后流被消耗。常見操作包括：

  • forEach（遍歷）
  • collect（收集到集合）
  • reduce（聚合）
  • count（統計數量）
  • findFirst/findAny（查找元素）
  • anyMatch/allMatch/noneMatch（匹配驗證）

創建 Stream 的方式

1. 從集合創建

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

2. 從數組創建

   String[] arr = {"apple", "banana", "pear"};
   Stream<String> stream = Arrays.stream(arr);

3. 生成無限流

   // 迭代生成（0, 1, 2, ...）
   Stream<Integer> infiniteStream = Stream.iterate(0, n -> n + 1);// 隨機生成
   Stream<Double> randomStream = Stream.generate(Math::random);

中間操作詳解

1. 篩選與切片

• filter：按條件篩選元素

  List<String> filtered = list.stream().filter(s -> s.length() > 3).collect(Collectors.toList());

• distinct：去重（需重寫?equals?和?hashCode）

  List<Integer> distinctList = Arrays.asList(1, 2, 2, 3).stream().distinct().collect(Collectors.toList()); // [1, 2, 3]

• limit：截取前 N 個元素

  List<String> firstTwo = list.stream().limit(2).collect(Collectors.toList());

• skip：跳過前 N 個元素

  List<String> skipped = list.stream().skip(1).collect(Collectors.toList());

2. 映射與扁平化

• map：元素類型轉換

  List<String> upperCase = list.stream().map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList());

• flatMap：扁平化嵌套集合

  List<List<Integer>> nestedList = Arrays.asList(Arrays.asList(1, 2),Arrays.asList(3, 4)
  );
  List<Integer> flatList = nestedList.stream().flatMap(List::stream).collect(Collectors.toList()); // [1, 2, 3, 4]

3. 排序

• 自然排序

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

• 自定義排序

  List<Employee> sortedEmployees = employees.stream().sorted((e1, e2) -> e2.getAge() - e1.getAge()).collect(Collectors.toList());

4. 調試查看

• peek：遍歷元素時執行操作（如打印）

  list.stream().peek(System.out::println).collect(Collectors.toList());

終端操作詳解

1. 收集結果

• 收集到集合

  List<String> listResult = Stream.of("a", "b", "c").collect(Collectors.toList());Set<String> setResult = Stream.of("apple", "banana", "pear").collect(Collectors.toSet());

• 分組與分區

  Map<Integer, List<String>> grouped = list.stream().collect(Collectors.groupingBy(s -> s.length()));

2. 聚合操作

• reduce?求和

  int sum = numbers.stream().reduce(0, (a, b) -> a + b);

• 拼接字符串

  String joined = Stream.of("a", "b", "c").reduce("", (a, b) -> a + b); // "abc"

• 無初始值的聚合

  Optional<Integer> max = numbers.stream().reduce(Integer::max);

3. 查找與匹配

• findFirst：獲取第一個元素

  Optional<String> first = list.stream().filter(s -> s.startsWith("a")).findFirst();

• findAny：獲取任意元素（并行流中可能亂序）

  Optional<String> any = list.parallelStream().findAny();

• max/min：獲取極值

  Optional<Integer> maxNumber = numbers.stream().max(Integer::compare);

4. 匹配驗證

• anyMatch：至少一個元素滿足條件

  boolean hasEven = numbers.stream().anyMatch(n -> n % 2 == 0);

• allMatch：所有元素滿足條件

  boolean allEven = numbers.stream().allMatch(n -> n % 2 == 0);

• noneMatch：無元素滿足條件

  boolean noEven = numbers.stream().noneMatch(n -> n % 2 == 0);

5. 統計與轉換

• count：統計元素數量

  long count = list.stream().filter(s -> s.length() > 3).count();

• toArray：轉換為數組

  String[] array = list.stream().toArray(String[]::new);

• 數值統計

  IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt(Integer::intValue).summaryStatistics();
  System.out.println(stats.getAverage()); // 平均值

6. 遍歷操作

• forEach：執行副作用操作

  list.stream().forEach(System.out::println);

并行流（Parallel Stream）

• 啟用并行流

  List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "pear");
  list.parallelStream().forEach(System.out::println);

• 注意事項

  • 并行流可能提高大數據集處理性能。
  • 需確保線程安全性（如避免共享狀態修改）。
  • 并行排序（sorted()）可能不穩定，需謹慎使用。

注意事項

1. 中間操作順序
   邏輯順序需合理（如先?filter?再?map）。

2. 對象去重
   使用?distinct()?時需重寫?hashCode()?和?equals()。

3. 流復用問題
   終端操作后流被消耗，需重新創建流：

   Stream<String> stream = list.stream();
   stream.forEach(System.out::println); // 首次使用
   stream.forEach(System.out::println); // 報錯！流已關閉

4. 安全獲取值
   使用?Optional?的?orElse()、orElseGet()?或?orElseThrow()?避免空指針。

總結

Java 8 Stream API 通過聲明式編程簡化了集合操作，支持鏈式調用和并行處理。合理使用中間操作（如?filter、map）和終端操作（如?collect、reduce），可高效完成數據聚合、過濾及驗證。結合并行流可顯著提升大數據集處理性能，但需注意線程安全性和操作順序。