Stream 是 Java 8 引入的一個強大的功能，用于處理集合（Collection）或數組中的數據。它提供了一種聲明式的編程方式，可以極大地簡化對數據的操作，例如過濾、排序、映射和聚合等。

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1. 什么是 Stream 流？

• 定義：Stream 是一個來自數據源（如集合、數組等）的元素序列，支持順序和并行操作。
• 特點：
  • 惰性求值（Lazy Evaluation）：Stream 的中間操作不會立即執行，只有在終端操作觸發時才會真正執行。
  • 不可變性：Stream 操作不會修改原始數據源，而是生成新的流或結果。
  • 鏈式調用：多個操作可以通過鏈式調用的方式組合在一起。

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2. Stream 的工作流程

使用 Stream 流通常分為以下三個步驟：

1. 創建流：從數據源（如集合、數組）創建一個 Stream。
2. 中間操作：對流中的數據進行一系列操作（如過濾、映射、排序等），返回一個新的流。
3. 終端操作：觸發流的執行，并生成最終結果（如收集到集合、計算總數等）。

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3. 創建 Stream

可以通過多種方式創建 Stream：

（1）從集合創建

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "C");
Stream<String> stream = list.stream(); // 創建串行流
Stream<String> parallelStream = list.parallelStream(); // 創建并行流

（2）從數組創建

String[] array = {"A", "B", "C"};
Stream<String> stream = Arrays.stream(array);

（3）使用靜態方法

// 創建一個包含指定元素的流
Stream<String> stream = Stream.of("A", "B", "C");// 創建一個空流
Stream<String> emptyStream = Stream.empty();

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4. 中間操作

中間操作是對流中的數據進行處理，返回一個新的流。常見的中間操作包括：

（1）過濾（filter）

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);// 過濾出偶數
Stream<Integer> filteredStream = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0);

（2）映射（map）

List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");// 將每個單詞轉換為大寫
Stream<String> upperCaseStream = words.stream().map(String::toUpperCase);

（3）排序（sorted）

List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 3, 8, 1);// 升序排序
Stream<Integer> sortedStream = numbers.stream().sorted();// 自定義排序規則
Stream<Integer> customSortedStream = numbers.stream().sorted(Comparator.reverseOrder());

（4）去重（distinct）

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 2, 3, 4, 4);// 去重后的流
Stream<Integer> distinctStream = numbers.stream().distinct();

（5）限制和跳過（limit 和 skip）

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);// 取前 3 個元素
Stream<Integer> limitedStream = numbers.stream().limit(3);// 跳過前 2 個元素
Stream<Integer> skippedStream = numbers.stream().skip(2);

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5. 終端操作

終端操作會觸發流的執行，并生成最終結果。常見的終端操作包括：

（1）收集結果（collect）

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);// 收集為 List
List<Integer> result = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0).collect(Collectors.toList());// 收集為 Set
Set<Integer> resultSet = numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0).collect(Collectors.toSet());

（2）統計信息（count、min、max 等）

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);// 統計元素個數
long count = numbers.stream().count();// 查找最大值
Optional<Integer> max = numbers.stream().max(Integer::compareTo);// 查找最小值
Optional<Integer> min = numbers.stream().min(Integer::compareTo);

（3）遍歷（forEach）

List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");// 打印每個單詞
words.stream().forEach(System.out::println);

（4）判斷條件（anyMatch、allMatch、noneMatch）

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);// 是否存在偶數
boolean hasEven = numbers.stream().anyMatch(n -> n % 2 == 0);// 是否所有元素都是偶數
boolean allEven = numbers.stream().allMatch(n -> n % 2 == 0);// 是否沒有偶數
boolean noEven = numbers.stream().noneMatch(n -> n % 2 == 0);

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6. 并行流

Java 8 提供了并行流（Parallel Stream），可以利用多核 CPU 并行處理數據：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);// 使用并行流計算總和
int sum = numbers.parallelStream().mapToInt(Integer::intValue).sum();

• 優點：對于大數據量的操作，可以顯著提高性能。
• 缺點：并行流可能會引入線程安全問題，且不一定總是比串行流快。

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7. Stream 的注意事項

• 一次性消費：Stream 流只能被消費一次，再次使用需要重新創建。
• 避免副作用：盡量避免在 Stream 操作中修改外部狀態，保持函數式編程的純函數特性。
• 性能優化：合理選擇中間操作和終端操作，避免不必要的復雜操作。

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8. 總結

Stream 是 Java 8 中非常重要的特性，能夠極大地簡化集合操作。它的主要優勢包括：

• 簡潔性：通過鏈式調用實現復雜的操作邏輯。
• 可讀性：代碼更加直觀，易于理解。
• 高效性：支持并行流，充分利用多核 CPU 性能。

如果你需要處理集合或數組中的數據，推薦優先考慮使用 Stream 流來實現