Java8 Stream流與Optional的使用指南

Stream簡介

Stream流不存儲數據,它的作用是檢索和邏輯處理集合數據、包括篩選、排序、統計、計數等??梢韵胂蟪墒?Sql 語句。

它的源數據可以是Collection、Array等。由于它的方法參數都是函數式接口類型,所以一般和 Lambda 配合使用。

Stream流類型

1.stream 串行流

2.parallelStream 并行流,可以多線程執行,基于 ForkJoin 框架實現

常用方法

接下來我們看java.util.stream.Stream常用方法

/**
* 返回一個串行流
*/
default Stream<E> stream()

/**
* 返回一個并行流
*/
default Stream<E> parallelStream()

/**
* 返回T的流
*/
public static<T> Stream<T> of(T t)

/**
* 返回其元素是指定值的順序流。
*/
public static<T> Stream<T> of(T... values) {
    return Arrays.stream(values);
}


/**
* 過濾,返回由與給定predicate匹配的該流的元素組成的流
*/
Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

/**
* 此流的所有元素是否與提供的predicate匹配。
*/
boolean allMatch(Predicate<? super T> predicate)

/**
* 此流任意元素是否有與提供的predicate匹配。
*/
boolean anyMatch(Predicate<? super T> predicate);

/**
* 返回一個 Stream的構建器。
*/
public static<T> Builder<T> builder();

/**
* 使用 Collector對此流的元素進行歸納
*/
<R, A> R collect(Collector<? super T, A, R> collector);

/**
 * 返回此流中的元素數。
*/
long count();

/**
* 返回由該流的不同元素(根據 Object.equals(Object) )組成的流。
*/
Stream<T> distinct();

/**
 * 遍歷
*/
void forEach(Consumer<? super T> action);

/**
* 用于獲取指定數量的流,截短長度不能超過 maxSize 。
*/
Stream<T> limit(long maxSize);

/**
* 用于映射每個元素到對應的結果
*/
<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper);

/**
* 根據提供的 Comparator進行排序。
*/
Stream<T> sorted(Comparator<? super T> comparator);

/**
* 在丟棄流的第一個 n元素后,返回由該流的 n元素組成的流。
*/
Stream<T> skip(long n);

/**
* 返回一個包含此流的元素的數組。
*/
Object[] toArray();

/**
* 使用提供的 generator函數返回一個包含此流的元素的數組,以分配返回的數組,以及分區執行或調整大小可能需要的任何其他數組。
*/
<A> A[] toArray(IntFunction<A[]> generator);

/**
* 合并流
*/
public static <T> Stream<T> concat(Stream<? extends T> a, Stream<? extends T> b)

具體使用示例

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "def", "gkh", "abc"); 
//返回符合條件的stream
Stream<String> stringStream = strings.stream().filter(s -> "abc".equals(s));
//計算流符合條件的流的數量
long count = stringStream.count();

//forEach遍歷->打印元素
strings.stream().forEach(System.out::println);

//limit 獲取到1個元素的stream
Stream<String> limit = strings.stream().limit(1);
//toArray 比如我們想看這個limitStream里面是什么,比如轉換成String[],比如循環
String[] array = limit.toArray(String[]::new);

//map 對每個元素進行操作返回新流
Stream<String> map = strings.stream().map(s -> s + "22");

//sorted 排序并打印
strings.stream().sorted().forEach(System.out::println);

//Collectors collect 把abc放入容器中
List<String> collect = strings.stream().filter(string -> "abc".equals(string)).collect(Collectors.toList());
//把list轉為string,各元素用,號隔開
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(","));

//對數組的統計,比如用
List<Integer> number = Arrays.asList(1, 2, 5, 4);

IntSummaryStatistics statistics = number.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();
System.out.println("列表中最大的數 : "+statistics.getMax());
System.out.println("列表中最小的數 : "+statistics.getMin());
System.out.println("平均數 : "+statistics.getAverage());
System.out.println("所有數之和 : "+statistics.getSum());

//concat 合并流
List<String> strings2 = Arrays.asList("xyz", "jqx");
Stream.concat(strings2.stream(),strings.stream()).count();

//注意 一個Stream只能操作一次,不能斷開,否則會報錯。
Stream stream = strings.stream();
//第一次使用
stream.limit(2);
//第二次使用
stream.forEach(System.out::println);
//報錯 java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed

//但是可以這樣, 連續使用
stream.limit(2).forEach(System.out::println);

Optional簡介

Optional 是 Java8 提供的為了解決 null 安全問題的一個 API。善用 Optional 可以使我們代碼中很多繁瑣、丑陋的設計變得十分優雅

Stream 中的 findAny、max/min、reduce 等方法等返回 Optional 值。還有例如 IntStream.average() 返回 OptionalDouble 等等

假設有一個 Zoo 類,里面有個屬性 Dog,需求要獲取 Dog 的 age

class Zoo {
   private Dog dog;
}

class Dog {
   private int age;
}

傳統解決NPE的方法

Zoo zoo = getZoo();
if(zoo != null){
   Dog dog = zoo.getDog();
   if(dog != null){
      int age = dog.getAge();
      System.out.println(age);
   }
}

使用Optional后的代碼

Optional.ofNullable(zoo).map(o -> o.getDog()).map(d -> d.getAge()).ifPresent(age ->
    System.out.println(age)
);

Optional類中的方法

上例中Optional.ofNullable是其中一種創建 Optional 的方式。我們先看一下它的含義和其他創建 Optional 的源碼方法。

創建Optional

/**
* Common instance for {@code empty()}. 全局EMPTY對象
*/
private static final Optional<?> EMPTY = new Optional<>();

/**
* Optional維護的值
*/
private final T value;

/**
* 如果value是null就返回EMPTY,否則就返回of(T)
*/
public static <T> Optional<T> ofNullable(T value) {
   return value == null ? empty() : of(value);
}
/**
* 返回 EMPTY 對象
*/
public static<T> Optional<T> empty() {
   Optional<T> t = (Optional<T>) EMPTY;
   return t;
}
/**
* 返回Optional對象
*/
public static <T> Optional<T> of(T value) {
    return new Optional<>(value);
}
/**
* 私有構造方法,給value賦值
*/
private Optional(T value) {
  this.value = Objects.requireNonNull(value);
}
/**
* 所以如果of(T value) 的value是null,會拋出NullPointerException異常,這樣貌似就沒處理NPE問題
*/
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
  if (obj == null)
         throw new NullPointerException();
  return obj;
}

ofNullable方法和of方法唯一區別就是當 value 為 null 時,ofNullable 返回的是EMPTY,of 會拋出 NullPointerException 異常。如果需要把 NullPointerException 暴漏出來就用 of,否則就用 ofNullable。

map()相關方法

/**
* 如果value為null,返回EMPTY,否則返回Optional封裝的參數值
*/
public<U> Optional<U> map(Function<? super T, ? extends U> mapper) {
        Objects.requireNonNull(mapper);
        if (!isPresent())
            return empty();
        else {
            return Optional.ofNullable(mapper.apply(value));
        }
}
/**
* 如果value為null,返回EMPTY,否則返回Optional封裝的參數值,如果參數值返回null會拋 NullPointerException
*/
public<U> Optional<U> flatMap(Function<? super T, Optional<U>> mapper) {
        Objects.requireNonNull(mapper);
        if (!isPresent())
            return empty();
        else {
            return Objects.requireNonNull(mapper.apply(value));
        }
}

兩個方法區別:

flatMap()參數返回值如果是 null 會拋 NullPointerException,而 map()返回EMPTY

判斷 value 是否為 null

/**
* value是否為null
*/
public boolean isPresent() {
    return value != null;
}
/**
* 如果value不為null執行consumer.accept
*/
public void ifPresent(Consumer<? super T> consumer) {
   if (value != null)
    consumer.accept(value);
}

獲取value

/**
* Return the value if present, otherwise invoke {@code other} and return
* the result of that invocation.
* 如果value != null 返回value,否則返回other的執行結果
*/
public T orElseGet(Supplier<? extends T> other) {
    return value != null ? value : other.get();
}

/**
* 如果value != null 返回value,否則返回T
*/
public T orElse(T other) {
    return value != null ? value : other;
}

/**
* 如果value != null 返回value,否則拋出參數返回的異常
*/
public <X extends Throwable> T orElseThrow(Supplier<? extends X> exceptionSupplier) throws X {
        if (value != null) {
            return value;
        } else {
            throw exceptionSupplier.get();
        }
}
/**
* value為null拋出NoSuchElementException,不為空返回value。
*/
public T get() {
  if (value == null) {
      throw new NoSuchElementException("No value present");
  }
  return value;
}

filter()

/**
* 1. 如果是empty返回empty
* 2. predicate.test(value)==true 返回this,否則返回empty
*/
public Optional<T> filter(Predicate<? super T> predicate) {
        Objects.requireNonNull(predicate);
        if (!isPresent())
            return this;
        else
            return predicate.test(value) ? this : empty();
}

Optional常見使用

Optional.ofNullable(zoo).map(o -> o.getDog()).map(d -> d.getAge()).filter(v->v==1).orElse(3);
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