Java 8 Stream API实战教程：高效处理集合数据

什么是Stream API？

Java 8引入的Stream API彻底改变了集合处理方式。它允许开发者以声明式、函数式风格操作数据集合，显著提高代码可读性和简洁性。
Stream API的核心优势：

• 声明式编程 – 描述”做什么”而非”怎么做”
• 函数式操作 – 使用lambda表达式和方法引用
• 链式调用 – 多个操作可以流畅地连接
• 延迟执行 – 优化性能，只在需要时执行
• 并行处理 – 轻松实现并行操作

Stream API核心概念

理解Stream操作的关键概念：

1. 创建Stream

// 从集合创建
List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
Stream<String> stream1 = list.stream();

// 从数组创建
String[] array = {"a", "b", "c"};
Stream<String> stream2 = Arrays.stream(array);

// 使用Stream.of()
Stream<String> stream3 = Stream.of("a", "b", "c");

// 生成无限流
Stream<Double> randomStream = Stream.generate(Math::random).limit(10);

2. 中间操作

中间操作返回新Stream，可链式调用：

• filter(Predicate) – 过滤元素
• map(Function) – 转换元素
• sorted() – 排序
• distinct() – 去重
• limit(long) – 限制数量

3. 终端操作

终端操作触发处理并返回结果：

• forEach(Consumer) – 遍历元素
• collect(Collector) – 收集结果
• reduce() – 规约操作
• count() – 计数
• anyMatch()/allMatch()/noneMatch() – 匹配检查

实战案例：员工数据处理

让我们通过一个完整示例演示Stream API的强大功能。我们将处理员工数据，执行各种操作。

1. 定义Employee类

public class Employee {
    private int id;
    private String name;
    private String department;
    private double salary;
    private int age;
    
    // 构造函数
    public Employee(int id, String name, String department, double salary, int age) {
        this.id = id;
        this.name = name;
        this.department = department;
        this.salary = salary;
        this.age = age;
    }
    
    // Getter方法
    public int getId() { return id; }
    public String getName() { return name; }
    public String getDepartment() { return department; }
    public double getSalary() { return salary; }
    public int getAge() { return age; }
    
    @Override
    public String toString() {
        return "Employee{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + ''' +
                ", department='" + department + ''' +
                ", salary=" + salary +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

2. 创建员工列表

List<Employee> employees = Arrays.asList(
    new Employee(1, "张三", "开发部", 15000, 28),
    new Employee(2, "李四", "市场部", 12000, 32),
    new Employee(3, "王五", "开发部", 18000, 35),
    new Employee(4, "赵六", "人事部", 10000, 26),
    new Employee(5, "钱七", "开发部", 16000, 30),
    new Employee(6, "孙八", "市场部", 14000, 29),
    new Employee(7, "周九", "财务部", 13000, 33),
    new Employee(8, "吴十", "开发部", 17000, 31)
);

3. 使用Stream API处理数据

List<Employee> devEmployees = employees.stream()
    .filter(e -> "开发部".equals(e.getDepartment()))
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println("开发部员工:");
devEmployees.forEach(System.out::println);

List<Employee> sortedBySalary = employees.stream()
    .sorted(Comparator.comparingDouble(Employee::getSalary).reversed())
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println("n按工资降序排序:");
sortedBySalary.forEach(e -> System.out.println(e.getName() + ": " + e.getSalary()));

Map<String, List<Employee>> byDepartment = employees.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(Employee::getDepartment));

System.out.println("n按部门分组:");
byDepartment.forEach((dept, emps) -> {
    System.out.println(dept + ":");
    emps.forEach(e -> System.out.println("  " + e.getName()));
});

double avgSalary = employees.stream()
    .mapToDouble(Employee::getSalary)
    .average()
    .orElse(0.0);

System.out.println("n所有员工的平均工资: " + avgSalary);

double totalDevSalary = employees.parallelStream()
    .filter(e -> "开发部".equals(e.getDepartment()))
    .mapToDouble(Employee::getSalary)
    .sum();

System.out.println("n开发部员工总工资: " + totalDevSalary);

最佳实践与性能考虑

// 不推荐 - 修改外部变量
List<String> names = new ArrayList();
employees.stream()
    .filter(e -> e.getSalary() > 15000)
    .forEach(e -> names.add(e.getName())); // 副作用!

// 推荐 - 使用collect
List<String> highSalaryNames = employees.stream()
    .filter(e -> e.getSalary() > 15000)
    .map(Employee::getName)
    .collect(Collectors.toList());

// 优化前
employees.stream()
    .filter(e -> e.getDepartment().equals("开发部"))
    .filter(e -> e.getSalary() > 15000)
    .map(Employee::getName)
    .collect(Collectors.toList());

// 优化后 - 先进行更严格的条件过滤
employees.stream()
    .filter(e -> e.getSalary() > 15000) // 可能更早减少元素数量
    .filter(e -> e.getDepartment().equals("开发部"))
    .map(Employee::getName)
    .collect(Collectors.toList());

总结

Java 8 Stream API彻底改变了集合处理的方式，提供了一种更简洁、更表达力强的方法来处理数据。通过本教程，您已经学习了：

• Stream API的核心概念和操作类型
• 如何创建Stream并进行各种转换操作
• 使用Collectors进行高效的数据收集
• 并行流的使用场景和注意事项
• Stream API的最佳实践