Java 8 引入的 Stream API 是一个强大的工具，用于处理集合（如 List、Set）中的元素。它支持各种操作，包括过滤、排序、映射等，并且能够以声明式的方式表达复杂的查询操作。流操作可以是中间操作（返回流以便进一步处理）或终端操作（产生结果或副作用）。此外，Stream API 还支持并行执行，从而利用多核处理器的优势。

Stream 的基本概念

• 源
  任何提供数据的集合（如 List、Set、数组等）均可作为流的来源。

• 中间操作
  返回新流对象，支持链式调用，惰性求值。常见操作包括：

  • filter（筛选）
  • map（映射）
  • sorted（排序）
  • distinct（去重）
  • limit（限制数量）
  • skip（跳过元素）
  • flatMap（扁平化映射）
  • peek（调试查看）

• 终端操作
  触发流处理并生成结果，执行后流被消耗。常见操作包括：

  • forEach（遍历）
  • collect（收集到集合）
  • reduce（聚合）
  • count（统计数量）
  • findFirst/findAny（查找元素）
  • anyMatch/allMatch/noneMatch（匹配验证）

创建 Stream 的方式

1. 从集合创建

   List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "pear");
   Stream<String> stream = list.stream();

2. 从数组创建

   String[] arr = {"apple", "banana", "pear"};
   Stream<String> stream = Arrays.stream(arr);

3. 生成无限流

   // 迭代生成（0, 1, 2, ...）
   Stream<Integer> infiniteStream = Stream.iterate(0, n -> n + 1);// 随机生成
   Stream<Double> randomStream = Stream.generate(Math::random);

中间操作详解

1. 筛选与切片

• filter：按条件筛选元素

  List<String> filtered = list.stream().filter(s -> s.length() > 3).collect(Collectors.toList());

• distinct：去重（需重写 equals 和 hashCode）

  List<Integer> distinctList = Arrays.asList(1, 2, 2, 3).stream().distinct().collect(Collectors.toList()); // [1, 2, 3]

• limit：截取前 N 个元素

  List<String> firstTwo = list.stream().limit(2).collect(Collectors.toList());

• skip：跳过前 N 个元素

  List<String> skipped = list.stream().skip(1).collect(Collectors.toList());

2. 映射与扁平化

• map：元素类型转换

  List<String> upperCase = list.stream().map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList());

• flatMap：扁平化嵌套集合

  List<List<Integer>> nestedList = Arrays.asList(Arrays.asList(1, 2),Arrays.asList(3, 4)
  );
  List<Integer> flatList = nestedList.stream().flatMap(List::stream).collect(Collectors.toList()); // [1, 2, 3, 4]

3. 排序

• 自然排序

  List<String> sortedList = list.stream().sorted().collect(Collectors.toList());

• 自定义排序

  List<Employee> sortedEmployees = employees.stream().sorted((e1, e2) -> e2.getAge() - e1.getAge()).collect(Collectors.toList());

4. 调试查看

• peek：遍历元素时执行操作（如打印）

  list.stream().peek(System.out::println).collect(Collectors.toList());

终端操作详解

1. 收集结果

• 收集到集合

  List<String> listResult = Stream.of("a", "b", "c").collect(Collectors.toList());Set<String> setResult = Stream.of("apple", "banana", "pear").collect(Collectors.toSet());

• 分组与分区

  Map<Integer, List<String>> grouped = list.stream().collect(Collectors.groupingBy(s -> s.length()));

2. 聚合操作

• reduce 求和

  int sum = numbers.stream().reduce(0, (a, b) -> a + b);

• 拼接字符串

  String joined = Stream.of("a", "b", "c").reduce("", (a, b) -> a + b); // "abc"

• 无初始值的聚合

  Optional<Integer> max = numbers.stream().reduce(Integer::max);

3. 查找与匹配

• findFirst：获取第一个元素

  Optional<String> first = list.stream().filter(s -> s.startsWith("a")).findFirst();

• findAny：获取任意元素（并行流中可能乱序）

  Optional<String> any = list.parallelStream().findAny();

• max/min：获取极值

  Optional<Integer> maxNumber = numbers.stream().max(Integer::compare);

4. 匹配验证

• anyMatch：至少一个元素满足条件

  boolean hasEven = numbers.stream().anyMatch(n -> n % 2 == 0);

• allMatch：所有元素满足条件

  boolean allEven = numbers.stream().allMatch(n -> n % 2 == 0);

• noneMatch：无元素满足条件

  boolean noEven = numbers.stream().noneMatch(n -> n % 2 == 0);

5. 统计与转换

• count：统计元素数量

  long count = list.stream().filter(s -> s.length() > 3).count();

• toArray：转换为数组

  String[] array = list.stream().toArray(String[]::new);

• 数值统计

  IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt(Integer::intValue).summaryStatistics();
  System.out.println(stats.getAverage()); // 平均值

6. 遍历操作

• forEach：执行副作用操作

  list.stream().forEach(System.out::println);

并行流（Parallel Stream）

• 启用并行流

  List<String> list = Arrays.asList("apple", "banana", "pear");
  list.parallelStream().forEach(System.out::println);

• 注意事项

  • 并行流可能提高大数据集处理性能。
  • 需确保线程安全性（如避免共享状态修改）。
  • 并行排序（sorted()）可能不稳定，需谨慎使用。

注意事项

1. 中间操作顺序
   逻辑顺序需合理（如先 filter 再 map）。

2. 对象去重
   使用 distinct() 时需重写 hashCode() 和 equals()。

3. 流复用问题
   终端操作后流被消耗，需重新创建流：

   Stream<String> stream = list.stream();
   stream.forEach(System.out::println); // 首次使用
   stream.forEach(System.out::println); // 报错！流已关闭

4. 安全获取值
   使用 Optional 的 orElse()、orElseGet() 或 orElseThrow() 避免空指针。

总结

Java 8 Stream API 通过声明式编程简化了集合操作，支持链式调用和并行处理。合理使用中间操作（如 filter、map）和终端操作（如 collect、reduce），可高效完成数据聚合、过滤及验证。结合并行流可显著提升大数据集处理性能，但需注意线程安全性和操作顺序。