2020了你还不会Java8新特性？方法引用详解及Stream 流介绍和操作方式详解（三）

方法引用详解

方法引用： method reference

方法引用实际上是Lambda表达式的一种语法糖

我们可以将方法引用看作是一个「函数指针」，function pointer

方法引用共分为4类：

1. 类名：：静态方法名
2. 引用名（对象名）：：实例方法名
3. 类名：：实例方法名 （比较不好理解，个地方调用的方法只有一个参数,为什么还能正常调用呢? 因为调用比较时,第一个对象来调用getStudentByScore1. 第二个对象来当做参数）
4. 构造方法引用: 类名：：new

public class StudentTest {

    public static void main(String[] args) {
        Student student = new Student("zhangsan",10);
        Student student1 = new Student("lisi",40);
        Student student2 = new Student("wangwu",30);
        Student student3 = new Student("zhaoliu",550);

        List<Student> list = Arrays.asList(student, student2, student3, student1);

//        list.forEach(item -> System.out.println(item.getName()));

        //1. 类名 :: 静态方法
//        list.sort((studentpar1,studentpar2) -> Student.getStudentByScore(studentpar1,studentpar2));
        list.sort(Student::getStudentByScore);
        list.forEach(item -> System.out.println(item.getScore()));
        System.out.println(" - - - - - - - -- ");

        // 2. 引用名（对象名）：：实例方法名
        StudentMethod studentMethod = new StudentMethod();
        list.sort(studentMethod::getStudentBySource);
        list.forEach(item -> System.out.println(item.getScore()));
        System.out.println(" - - - -- -- ");

        // 3. 类名:: 实例方法名
        // 这个地方调用的方法只有一个参数,为什么还能正常调用呢? 因为调用比较时,第一个对象来调用getStudentByScore1. 第二个对象来当做参数
        list.sort(Student::getStudentByScore1);
        list.forEach(item -> System.out.println(item.getScore()));
        System.out.println("- - - - - - - -");

        // 原生的sort 来举个例子
        List<String> list1 = Arrays.asList("da", "era", "a");
//        Collections.sort(list1,(city1,city2) -> city1.compareToIgnoreCase(city2));
        list1.sort(String::compareToIgnoreCase);
        list1.forEach(System.out::println);
        System.out.println("- - - - - - -- ");

        //4. 构造方法引用
        StudentTest studentTest = new StudentTest();
        System.out.println(studentTest.getString(String::new));
    }

    public String getString(Supplier<String> supplier) {
        return supplier.get()+"hello";
    }

}

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默认方法

defaute method

默认方法是指实现此接口时，默认方法已经被默认实现。

引入默认方法最重要的作用就是Java要保证向后兼容。

情景一： 一个类，实现了两个接口。两个接口中有一个相同名字的默认方法。此时会报错，需要从写这个重名的方法

情景二： 约定：实现类的优先级比接口的优先级要高。 一个类，实现一个接口，继承一个实现类。接口和实现类中有一个同名的方法，此时，此类会使用实现类中的方法。

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Stream 流介绍和操作方式详解

Collection提供了新的stream()方法。

流不存储值，通过管道的方式获取值。

本质是函数式的，对流的操作会生成一个结果，不过并不会修改底层的数据源，集合可以作为流的底层数据源。

延迟查找，很多流操作（过滤、映射、排序等）等可以延迟实现。

通过流的方式可以更好的操作集合。使用函数式编程更为流程。与lambda表达式搭配使用。

流由3部分构成：

1. 源
2. 零个或多个中间操作（操作的是谁？操作的是源）
3. 终止操作（得到一个结果）

流操作的分类：

1. 惰性求值（中间操作）
2. 及早求值（种植操作）

使用链式的调用方式sunc as : stream.xxx().yyy().zzz().count(); 没有count的时候前边的三个方法不会被调用。后续会进行举例。

掌握流常用的api，了解底层。

流支持并行化，可以多线程操作。迭代器不支持并行化。

流怎么用？

流的创建方式

1. 通过静态方法 ： Stream stream = Stream.of();
2. 通过数组：Arrays.stream();
3. 通过集合创建对象：Stream stream = list.stream;

流的简单应用

 public static void main(String[] args) {
        IntStream.of(1,2,4,5,6).forEach(System.out::println);
        IntStream.range(3, 8).forEach(System.out::println);
        IntStream.rangeClosed(3, 8).forEach(System.out::println);
    }

举例：将一个数组中的数字都乘以二，然后求和。

 public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
        System.out.println(list.stream().map(i -> i*2).reduce(0,Integer::sum));
    }

函数式编程和传统面向对象编程根本上有什么不同？

传统面向对象编程传递的是数据。函数式编程通过方法传递的是一种行为，行为指导了函数的处理，根据行为对数据进行加工。

举例：流转换成list的练习

 public static void main(String[] args) {

        Stream<String> stream = Stream.of("hello", "world", "hello world");
//        String[] stringArray = stream.toArray(length -> new String[length]);
        //替换成方法引用的方式  --> 构造方法引用.
        String[] stringArray = stream.toArray(String[]::new);
        Arrays.asList(stringArray).forEach(System.out::println);
        System.out.println("- - - - - - - - - - -");

        //将流转换成list,   有现成的封装好的方法
        Stream<String> stream1 = Stream.of("hello", "world", "hello world");
        List<String> collect = stream1.collect(Collectors.toList());// 本身是一个终止操作
        collect.forEach(System.out::println);

        System.out.println("- - - - - - ");

        //使用原生的 collect 来将流转成List
        Stream<String> stream2 = Stream.of("hello", "world", "hello world");
//        List<String> lis = stream2.collect(() -> new ArrayList(), (theList, item) -> theList.add(item),
//                (theList1, theList2) -> theList1.addAll(theList2));
        // 将上面的转换成方法引用的方式  -- 这种方法不好理解.
        List<String> list = stream2.collect(LinkedList::new, LinkedList::add, LinkedList::addAll);
        //这种方法,如果想要返回ArrayList也可以实现.
//        List<String> list1 = stream2.collect(ArrayList::new, ArrayList::add, ArrayList::addAll);
        list.forEach(System.out::println);
    }

Collectors类中包含了流转换的多个辅助类

举例： 将流 转成各种类型的数据。

public static void main(String[] args) {
        Stream<String> stream = Stream.of("hello", "world", "hello world");

        //将流转换成List 另一种方法
//        List<String> list= stream.collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new));
//        list.forEach(System.out::println);

        //将流转成set
//        Set<String> set = stream.collect(Collectors.toSet());
        //转成TreeSet
//        TreeSet<String> set = stream.collect(Collectors.toCollection(TreeSet::new));
//        set.forEach(System.out::println);

        //转成字符串
        String string = stream.collect(Collectors.joining());
        System.out.println(string);

        //Collectors 类中有多重辅助的方法.

    }

遇到问题的时候，先思考一下能否用方法引用的方式，使用流的方式来操作。因为用起来比较简单。

举例：将集合中的每一个元素 转换成大写的字母, 给输出来。

public static void main(String[] args) {
        //将集合中的每一个元素 转换成大写的字母, 给输出来
        List<String> list = Arrays.asList("hello","world","hello world");

        //转成字符串,然后转成大写.
//        System.out.println(list.stream().collect(Collectors.joining()).toUpperCase());
        //上面的代码 可以转换成下边的代码.
//        System.out.println(String.join("", list).toUpperCase());

        //视频上给出的   还是List的大写
        list.stream().map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);
  
  //将集合 的数据给平方一下输出.
        List<Integer> list1 = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
        list1.stream().map(item -> item * item).collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);

}

流中的 .map () 方法，是对集合中的每一个数据进行一下操作。

stream 的 flat操作。 打平操作。

public static void main(String[] args) {
// 举例:   flag 的操作, 打平. 一个集合中有三个数组, 打平之后,三个数组的元素依次排列.
Stream<List<Integer>> stream = Stream.of(Arrays.asList(1), Arrays.asList(2, 3), Arrays.asList(4, 5));
//将里边每一个ArrayList的数据 做一个平方.  然后打平. 输出一个list
stream.flatMap(theList -> theList.stream()).map(item -> item * item).forEach(System.out::println);
}

Stream 其他方法介绍：

public static void main(String[] args) {
//        stream 其他方法介绍.

        //  generate(). 生成stream对象
        Stream<String> stream = Stream.generate(UUID.randomUUID()::toString);
//        System.out.println(stream.findFirst().get());
// findFirst,找到第一个对象.然后就短路了,会返回一个Optional对象(为了避免NPE),不符合函数式编程
//        stream.findFirst().isPresent(System.out::print);

        // iterate()     会生成 一个 无限的串行流.
        // 一般不会单独使用. 会使用limit  来限制一下总长度.
        Stream.iterate(1, item -> item + 2).limit(6).forEach(System.out::println);
    }

Stream 运算练习：（Stream提供了各种操作符）

举例：找出该流中大于2的元素,然后每个元素*2 ,然后忽略掉流中的前两个元素,然后再取流中的前两个元素,最后求出流元素中的总和.

 Stream<Integer> stream = Stream.iterate(1, item -> item + 2).limit(6);
        //找出该流中大于2的元素,先使用filter()过滤.
        //每个元素*2 使用mapToInt 避免重复拆箱.
        //忽略掉流中的前两个元素; 使用 skip(2)
        //再取流中的前两个元素;  使用limit(2)
        //求出流元素中的总和.  使用sum()
System.out.println(stream.filter(item -> item>2).mapToInt(item -> item * 2).skip(2).limit(2).sum());

举例：找出该流中大于2的元素,然后每个元素*2 ,然后忽略掉流中的前两个元素,然后再取流中的前两个元素,最后找到最小的元素.

    // .min() 返回的是IntOptional.
//        System.out.println(stream.filter(item -> item>2).mapToInt(item -> item * 2).skip(2).limit(2).min());
        //应该这样调用. 上边的可能会出NPE异常
        stream.filter(item -> item>2).mapToInt(item -> item * 2).skip(2).limit(2).min().ifPresent(System.out::println);

举例：获取最大值，最小值，求和等各种操作。 .summaryStatistics();

在练习的过程中发现了一个问题。如果是这样连续打印两条对流操作之后的结果。会报流未关闭的异常。

注意事项：流被重复使用了，或者流被关闭了，就会出异常。

如何避免：使用方法链的方式来处理流。 具体出现的原因，后续进行详细的源码讲解。

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举例 ：中间操作(惰性求值) 和中止操作(及早求值)本质的区别

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = Arrays.asList("hello", "world", "hello world");

    //首字母转大写
    list.stream().map(item ->{
        String s = item.substring(0, 1).toUpperCase() + item.substring(1);
        System.out.println("test");
        return s;
    }).forEach(System.out::println);
    //没有遇到中止操作时,是不会执行中间操作的.是延迟的
    // 遇到.forEach() 中止操作时,才会执行中间操作的代码
}

举例：流使用顺序不同的区别

//程序不会停止
IntStream.iterate(0,i->(i+1)%2).distinct().limit(6).forEach(System.out::println);
//程序会停止
IntStream.iterate(0,i->(i+1)%2).limit(6).distinct().forEach(System.out::println);

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Stream底层深入

• 和迭代器不同的是，Stream可以并行化操作，迭代器只能命令式地、串行化操作

• 当使用穿行方式去遍历时，每个item读完后再读下一个item
• 使用并行去遍历时，数据会被分成多个段，其中每一个都在不同的线程中处理，然后将结果一起输出。

• Stream的并行操作依赖于Java7中引入的Fork/Join框架。

流(Stream)由3部分构成：

1. 源（Source）
2. 零个或多个中间操作(Transforming values)（操作的是谁？操作的是源）
3. 终止操作（Operations)(得到一个结果）

内部迭代和外部迭代

描述性的语言：sql和Stream的对比

select name from student where age > 20 and address = 'beijing' order by desc;

===================================================================================

Student.stream().filter(student -> student.getAge >20 ).filter(student -> student.getAddress().equals("beijing")).sorted(..).forEach(student -> System.out.println(student.getName));

上述的描述，并没有明确的告诉底层具体要怎么做，只是发出了描述性的信息。这种流的方式就叫做内部迭代。针对于性能来说，流的操作肯定不会降低性能。

外边迭代举例： jdk8以前的用的方式。

List list = new ArrayList<>();

for(int i = 0 ;i <= students.size();i++){

​ Student student = students.get(i);

If(student.getAge() > 20 )

​ list.add(student);

}

Collections.sort(list.....)

list.forEach().....

Stream的出现和集合是密不可分的。

集合关注的是数据与数据存储本身，流关注的则是对数据的计算。

流与迭代器类似的一点是:流是无法重复使用或消费的。

如何区分中间操作和中止操作：

中间操作都会返回一个Stream对象，比如说返回Stream,Stream,Stream;

中止操作则不会返回Stream类型，可能不返回值，也可能返回其他类型的单个值。

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并行流的基本使用

举例： 串行流和并行流的简单举例比较

public static void main(String[] args) {
    // 串行流和并行流的比较
    List<String> list = new ArrayList<>(5000000);

    for (int i = 0; i < 5000000; i++) {
        list.add(UUID.randomUUID().toString());
    }

    System.out.println("开始排序");
    long startTime = System.nanoTime();
    //   list.parallelStream().sorted().count(); //串行流
    list.parallelStream().sorted().count(); //并行流
    long endTime = System.nanoTime();
    long millis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(endTime - startTime);
    System.out.println("排序时间为: "+ millis);
}

结果如图，并行流和串行流时间上错了4倍。

举例： 打印出列表中出来第一个长度为5的单词.. 同时将长度5打印出来.

 public static void main(String[] args) {
        List<String> list = Arrays.asList("hello", "world", "hello world");

//        list.stream().mapToInt(item -> item.length()).filter(length -> length ==5)
//                      .findFirst().ifPresent(System.out::println);

        list.stream().mapToInt(item -> {
            int length = item.length();
            System.out.println(item);
            return length;
        }).filter(length -> length == 5).findFirst().ifPresent(System.out::println);
    //返回的是hello  , 不包含 world.  
    }

返回的是hello , 不包含 world.

流的操作原理： 把流想成一个容器，里边存储的是对每一个元素的操作。操作时，把操作串行化。对同一个元素进行串行的操作。操作中还包含着短路操作。

举例： 找出 这个集合中所有的单词,而且要去重. flatMap()的使用。

public static void main(String[] args) {
        //举例; 找出 这个集合中所有的单词,而且要去重.
        List<String> list = Arrays.asList("hello welcome", "world hello", "hello world", "hello hello world");

//        list.stream().map(item -> item.split(" ")).distinct()
//                .collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);

        //使用map不能满足需求, 使用flatMap
        list.stream().map(item -> item.split(" ")).flatMap(Arrays::stream)
                .distinct().collect(Collectors.toList()).forEach(System.out::println);

        //结果为  hello  welcome world 
    }

举例：组合起来. 打印出 hi zhangsan , hi lisi , hi wangwu , hello zhangsan , hello lisi .... flatMap()的使用。

public static void main(String[] args) {

    //组合起来. 打印出  hi zhangsan , hi lisi , hi wangwu , hello zhangsan , hello lisi ....
    List<String> list = Arrays.asList("Hi", "Hello", "你好");
    List<String> list1 = Arrays.asList("zhangsan", "lisi", "wangwu");

    List<String> collect = list.stream().flatMap(item -> list1.stream().map(item2 -> item + " " +
            item2)).collect(Collectors.toList());

    collect.forEach(System.out::println);

}

举例： 流对分组/分区操作的支持. group by / protition by

 public static void main(String[] args) {
        //数据准备.
        Student student1 = new Student("zhangsan", 100, 20);
        Student student2 = new Student("lisi", 90, 20);
        Student student3 = new Student("wangwu", 90, 30);
        Student student4 = new Student("zhangsan", 80, 40);
        List<Student> students = Arrays.asList(student1, student2, student3, student4);

        //对学生按照姓名分组.
        Map<String, List<Student>> listMap = students.stream().collect(Collectors.groupingBy(Student::getName));
        System.out.println(listMap);

        //对学生按照分数分组.
        Map<Integer, List<Student>> collect = students.stream().collect(Collectors.groupingBy(Student::getScore));
        System.out.println(collect);

        //按照年龄分组.
        Map<Integer, List<Student>> ageMap = students.stream().collect(Collectors.groupingBy(Student::getAge));
        System.out.println(ageMap);

        //按照名字分组后,获取到每个分组的元素的个数.
        Map<String, Long> nameCount = students.stream().collect(Collectors.groupingBy(Student::getName, Collectors.counting()));
        System.out.println(nameCount);

        //按照名字分组,求得每个组的平均值.
        Map<String, Double> doubleMap = students.stream().collect(Collectors.groupingBy(Student::getName, Collectors.averagingDouble(Student::getScore)));
        System.out.println(doubleMap);
   
            //分区,  分组的一种特例. 只能分两个组 true or flase .   partitioning  By
        Map<Boolean, List<Student>> collect1 = students.stream().collect(Collectors.partitioningBy(student -> student.getScore() >= 90));
        System.out.println(collect1);

    }