Stream API

Java Stream API 是Java 8引入的一个核心特性，它为处理集合数据提供了新的思维方式和工具集。Stream API 支持函数式编程风格，允许以声明式的方式处理数据，使代码更加简洁、高效且易于理解。 使用Stream API 对集合数据进行操作，就类似于使用 SQL 执行的数据库查询。下面详细介绍Stream API的主要知识点：

Stream 概念

• 流（Stream）：不是集合数据结构，而是一种数据处理的高级抽象，它代表了数据源的计算操作序列。
• 数据源：可以是集合（如List、Set）、数组、输入/输出通道或是生成器函数等。
• 中间操作：不会执行任何处理，而是在流的生命周期中构建一个执行计划，如filter、map、sorted等，它们是延迟执行的。
• 终端操作：触发实际计算，执行中间操作链，并产生结果或副作用，如forEach、collect、reduce、anyMatch等，执行后流无法再被使用。

Stream API

创建Stream

• 从集合创建：
  • Collection.stream() 顺序流
  • Collection.parallelStream()并行流
• 数组创建：Arrays.stream(array)
• 静态工厂方法：
  • IntStream.of(int... values)
  • Stream.of(T... values)
  • Stream.iterate(seed, f)
  • Stream.generate(supplier)

中间操作

• filter(Predicate)：根据条件过滤元素。
• map(Function)：对每个元素应用函数，转换元素类型。
• flatMap(Function)：与map相似，但应用于一对多映射，扁平化结果。
• distinct()：去除重复元素。
• sorted(Comparator)：排序，自然排序或自定义比较器排序。
• peek(Consumer)：对每个元素应用操作并传递下去，主要用于调试。
• limit(long)：限制流中的元素数量。
• skip(long)：跳过流中的前n个元素。

终端操作

• forEach(Consumer)：对每个元素执行操作。
• toArray()：将流转换为数组。
• reduce(T, BinaryOperator)：通过二元操作累积流的元素，如求和、求积等。
• collect(Collector)：归约操作，如收集到List、Set、Map等。
• min(Comparator)：找到最小值。
• max(Comparator)：找到最大值。
• count()：统计流中元素的数量。
• anyMatch(Predicate)、allMatch(Predicate)、noneMatch(Predicate)：检查是否满足条件。
• findFirst()、findAny()：找到第一个或任意一个元素。

并行处理

• Stream API 支持并行处理，通过parallelStream()方法或中间操作.parallel()开启，可以自动利用多核CPU，提升性能。

短路操作

• 一些终端操作如findFirst()、anyMatch()等，一旦找到满足条件的元素就会立即停止处理，称为短路操作。

函数式接口与Lambda表达式

• Stream API 使用函数式接口（如Predicate、Function、Consumer等）和Lambda表达式来定义操作逻辑，使得代码更简洁。

状态与无状态操作

• 无状态操作：操作的结果仅依赖于当前元素，如map。
• 状态操作：操作可能依赖于之前处理过的元素，如sorted。

错误处理

• Stream API 在处理过程中遇到错误会抛出异常，如NullPointerException。可以通过try-with-resources或自定义Collector等方式处理异常。

性能考量

• 虽然Stream API 提供了简洁的编程模型，但不当使用可能影响性能，如过度的中间操作、不必要的并行处理等。