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Stream API 是 Java 8 中最重要的新特性之一，它是處理集合和數組的一種新方式。它提供了一種簡單、靈活和可讀的方式來處理集合和數組中的元素，從而使代碼更加簡潔、高效和易于維護。

1. 原理介紹

Stream API 的核心是 Stream 接口，它表示一組元素的序列，可以按需進行計算。Stream 接口提供了大量的中間操作和終端操作，可以用于過濾、映射、排序、聚合等各種操作。

Stream API 的實現原理是基于兩個核心概念：流和操作。

流

流（Stream）是一個數據序列，它可以由一個或多個操作組成。

流的操作可以分為兩類：

1. 中間操作：是指對流進行處理但不產生最終結果的操作;
2. 終端操作：是指對流進行處理并返回最終結果的操作。

操作

操作（Operation）是對流進行處理的方法，操作可以分為中間操作和終端操作。

Stream API 提供了多種中間操作方法和終端操作方法，常用的中間操作方法包括 filter、map、sorted、distinct、limit 等，

常用的終端操作方法包括 forEach、collect、reduce 等。這些方法可以組合使用，構成一個操作鏈，最終返回一個最終結果。

操作鏈的執行是惰性求值的，即只有在需要計算結果時才進行計算。這種方式可以避免不必要的計算，并提高代碼的執行效率。

語法介紹

Stream API 的語法基于一組接口和操作符，其中最常用的是 Stream 接口和它的中間操作方法和終端操作方法。以下是 Stream API 的基本語法。

創建 Stream 對象

可以通過集合、數組、IO 流、生成器等多種方式來創建 Stream 對象。

其中最常用的方式是通過集合創建 Stream 對象，例如：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = numbers.stream();

中間操作方法

Stream 對象提供了多種中間操作方法，可以對 Stream 對象進行過濾、映射、排序、去重、限制等操作，常用方法包括：

• filter：根據條件過濾 Stream 對象中的元素。
• map：將 Stream 對象中的元素映射到新的值。
• sorted：對 Stream 對象中的元素進行排序。
• distinct：去重 Stream 對象中的元素。
• limit：限制 Stream 對象中元素的數量。

例如：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                    .filter(n -> n % 2 == 0)
                                    .sorted()
                                    .limit(2)
                                    .collect(Collectors.toList());

這里，首先使用 filter() 方法過濾出所有偶數，然后使用 sorted() 方法將它們排序，使用 limit() 方法限制數量，最后使用 collect() 方法將它們收集到一個列表中。

終端操作方法

Stream 對象提供了多種終端操作方法，可以將 Stream 對象轉換為集合、數組、Map 對象，或者進行聚合操作，常用方法包括：

• collect：將 Stream 對象中的元素收集到集合、數組、Map 對象等中。
• reduce：對 Stream 對象中的元素進行聚合操作。
• forEach：對 Stream 對象中的元素進行遍歷操作。

例如：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
                    .reduce(0, (a, b) -> a + b);

這里，使用 reduce() 方法對 Stream 對象中的所有元素進行求和操作。

綜上所述，Stream API 的語法非常簡單、直觀，并且非常靈活，可以用于各種不同的編程任務，使得代碼更加簡潔、高效和易于維護。

優缺點

Stream API 它基于函數式編程思想，提供了一種簡單、靈活、可讀性極高的方式來處理集合和數組中的元素。

Stream API 的特點和優點包括：

1. 簡潔、高效、易于維護：Stream API 的方法鏈式調用，可以使代碼更加簡潔、易于閱讀和維護。
2. 支持并行處理：Stream API 支持對集合和數組中的元素進行并行處理，提高了處理效率。
3. 支持惰性求值：Stream API 的操作是惰性求值的，只有在需要計算結果時才進行計算，避免了不必要的計算。
4. 支持多種數據源：Stream API 可以處理多種不同類型的數據源，例如集合、數組、IO 流、生成器等。
5. 支持多種操作：Stream API 提供了多種中間操作方法和終端操作方法，可以對數據進行過濾、映射、排序、去重、聚合等操作。
6. 提高代碼可讀性：Stream API 的方法名和參數都非常直觀，可以使代碼更加可讀性高。
7. 可以組合使用：Stream API 的操作可以組合使用，構成一個操作鏈，最終返回一個最終結果。

不過，Stream API 也有一些缺點，例如學習成本較高、性能問題、代碼可讀性問題等。因此，在使用 Stream API 時需要根據實際情況進行選擇。

使用示例

以下是一些常見的 Stream API 的用例：

過濾

使用filter()方法根據指定的條件過濾集合中的元素。例如，以下代碼過濾出一個整數列表中的所有偶數：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
List<Integer> evenNumbers = numbers.stream()
                                    .filter(n -> n % 2 == 0)
                                    .collect(Collectors.toList());

映射

使用map()方法將集合中的元素映射到新的值。例如，以下代碼將一個字符串列表中的每個字符串轉換為大寫：

List<String> strings = Arrays.asList("hello", "world");
List<String> upperCaseStrings = strings.stream()
                                        .map(String::toUpperCase)
                                        .collect(Collectors.toList());

排序

使用sorted()方法根據指定的排序方式對集合中的元素進行排序。例如，以下代碼將一個整數列表按照從小到大的順序排序：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5);
List<Integer> sortedNumbers = numbers.stream()
                                        .sorted()
                                        .collect(Collectors.toList());

聚合

使用reduce()方法對集合中的元素進行聚合操作。例如，以下代碼計算一個整數列表中的所有元素的總和：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
                    .reduce(0, (a, b) -> a + b);

Stream API 還支持并行處理集合和數組中的元素，從而提高了處理效率。可以使用parallelStream()方法將一個集合或數組轉換為一個并行流，使得處理過程可以在多個線程上并行執行。

總結

Stream API是Java 8中最重要的新特性之一，它提供了一種簡單、靈活和可讀的方式來處理集合和數組中的元素，使得代碼更加簡潔、高效和易于維護。