Java Stream 流詳解

Stream 是 Java 8 引入的 API，用于高效處理集合數據（如 List、Set、Map 等）。它支持函數式編程風格，能實現復雜的查詢、過濾、映射等操作，并支持并行處理以提升性能。

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核心特點

1. 非存儲數據結構：不存儲數據，僅通過計算管道傳遞數據。
2. 不修改源數據：所有操作生成新流，不影響原始集合。
3. 惰性求值：中間操作延遲執行，直到遇到終止操作才觸發計算。
4. 可消費性：流只能被遍歷一次，終止操作后流即失效。

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操作分類

類型	操作	示例
創建流	從集合/數組生成流	list.stream(), Arrays.stream(array)
中間操作	返回新流（延遲執行）	filter(), map(), sorted(), distinct()
終止操作	觸發計算并返回結果（非流類型）	collect(), forEach(), reduce(), count()

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常用操作詳解

1. 創建流

// 從集合創建
List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
Stream<String> stream1 = list.stream();// 從數組創建
String[] array = {"a", "b", "c"};
Stream<String> stream2 = Arrays.stream(array);// 直接創建
Stream<String> stream3 = Stream.of("a", "b", "c");// 生成無限流（需限制大小）
Stream<Integer> infiniteStream = Stream.iterate(0, n -> n + 1).limit(10); // 0,1,2,...,9

2. 中間操作（鏈式調用）

• filter(Predicate<T>)：過濾元素

  stream.filter(s -> s.startsWith("a")); // 保留以"a"開頭的元素
  

• map(Function<T,R>)：元素轉換

  stream.map(String::toUpperCase); // 轉為大寫 ["A","B","C"]
  

• flatMap(Function<T,Stream<R>>)：扁平化嵌套流

  List<List<String>> nestedList = Arrays.asList(Arrays.asList("a", "b"),Arrays.asList("c", "d")
  );
  nestedList.stream().flatMap(List::stream) // 合并為["a","b","c","d"].forEach(System.out::println);
  

• distinct()：去重

  Stream.of(1, 2, 2, 3).distinct(); // [1, 2, 3]
  

• sorted()：排序

  Stream.of(3, 1, 2).sorted(); // [1, 2, 3]
  

• limit(long n)：截取前 n 個元素

  Stream.iterate(0, i -> i + 1).limit(3); // [0, 1, 2]
  

3. 終止操作

• collect(Collector)：轉換為集合

  List<String> list = stream.collect(Collectors.toList()); // 轉List
  Set<String> set = stream.collect(Collectors.toSet());    // 轉Set
  

• forEach(Consumer<T>)：遍歷元素

  stream.forEach(System.out::println); // 打印每個元素
  

• reduce()：聚合計算

  Optional<Integer> sum = Stream.of(1, 2, 3).reduce((a, b) -> a + b); // 6
  

• count()：統計元素數量

  long count = stream.filter(s -> !s.isEmpty()).count();
  

• 匹配檢查

  boolean anyMatch = stream.anyMatch(s -> s.contains("a")); // 任一元素匹配
  boolean allMatch = stream.allMatch(s -> s.length() > 0);  // 所有元素匹配
  

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并行流

通過多線程加速處理大數據集：

// 創建并行流
List<String> result = list.parallelStream().filter(s -> s.length() > 2).collect(Collectors.toList());

注意：并行流需確保操作是線程安全的（如避免修改共享狀態）。

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實戰示例

// 示例：從用戶列表中篩選年齡≥18的用戶，按姓名排序，提取前10個
List<User> users = ...; // 數據源List<String> result = users.stream().filter(user -> user.getAge() >= 18)  // 過濾.sorted(Comparator.comparing(User::getName)) // 排序.limit(10)                           // 截取.map(User::getName)                  // 提取姓名.collect(Collectors.toList());       // 轉為List

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注意事項

1. 流不可復用：終止操作后流即關閉，再次使用會拋出 IllegalStateException。
2. 避免副作用：操作中不要修改外部變量（使用無狀態函數）。
3. 性能考量：小數據集用順序流，大數據集用并行流（需測試驗證）。

Stream API 大幅簡化了集合操作代碼，結合 Lambda 表達式，使 Java 處理數據更簡潔高效。