Учебники

Java 8 — потоки

Май 29, 2019

Stream — это новый абстрактный слой, представленный в Java 8. Используя поток, вы можете обрабатывать данные декларативным способом, аналогичным инструкциям SQL. Например, рассмотрим следующий оператор SQL. 

SELECT max(salary), employee_id, employee_name FROM Employee

Вышеупомянутое выражение SQL автоматически возвращает сведения о максимальном наемном сотруднике без каких-либо вычислений на стороне разработчика. Используя платформу коллекций в Java, разработчик должен использовать циклы и делать повторные проверки. Другая проблема — это эффективность; так как многоядерные процессоры доступны легко, разработчику Java приходится писать параллельную обработку кода, которая может быть довольно подвержена ошибкам.

Чтобы решить такие проблемы, Java 8 представила концепцию потока, которая позволяет разработчику декларативно обрабатывать данные и использовать многоядерную архитектуру без необходимости написания какого-либо специального кода для него.

Что такое стрим?

Поток представляет собой последовательность объектов из источника, которая поддерживает агрегатные операции. Ниже приведены характеристики потока —

  • Последовательность элементов — Поток предоставляет набор элементов определенного типа в последовательном порядке. Поток получает / вычисляет элементы по запросу. Он никогда не хранит элементы.

  • Источник — Stream принимает ресурсы коллекций, массивов или ввода / вывода в качестве источника ввода.

  • Агрегатные операции — Stream поддерживает агрегатные операции, такие как фильтрация, отображение, ограничение, уменьшение, поиск, сопоставление и т. Д.

  • Конвейерная передача — большинство потоковых операций возвращают сам поток, так что их результаты могут быть конвейерными. Эти операции называются промежуточными операциями, и их функция состоит в том, чтобы принимать ввод, обрабатывать его и возвращать вывод цели. Метод collect () — это терминальная операция, которая обычно присутствует в конце операции конвейерной передачи, чтобы отметить конец потока.

  • Автоматические итерации. Операции Stream выполняют итерации внутри предоставленных исходных элементов, в отличие от коллекций, где требуется явная итерация.

Последовательность элементов — Поток предоставляет набор элементов определенного типа в последовательном порядке. Поток получает / вычисляет элементы по запросу. Он никогда не хранит элементы.

Источник — Stream принимает ресурсы коллекций, массивов или ввода / вывода в качестве источника ввода.

Агрегатные операции — Stream поддерживает агрегатные операции, такие как фильтрация, отображение, ограничение, уменьшение, поиск, сопоставление и т. Д.

Конвейерная передача — большинство потоковых операций возвращают сам поток, так что их результаты могут быть конвейерными. Эти операции называются промежуточными операциями, и их функция состоит в том, чтобы принимать ввод, обрабатывать его и возвращать вывод цели. Метод collect () — это терминальная операция, которая обычно присутствует в конце операции конвейерной передачи, чтобы отметить конец потока.

Автоматические итерации. Операции Stream выполняют итерации внутри предоставленных исходных элементов, в отличие от коллекций, где требуется явная итерация.

Генерация потоков

В Java 8 интерфейс Collection имеет два метода для генерации потока.

  • stream () — возвращает последовательный поток, рассматривающий коллекцию в качестве источника.

  • parallelStream () — Возвращает параллельный поток, рассматривая коллекцию в качестве источника.

stream () — возвращает последовательный поток, рассматривающий коллекцию в качестве источника.

parallelStream () — Возвращает параллельный поток, рассматривая коллекцию в качестве источника. 

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

для каждого

Stream предоставил новый метод forEach для итерации каждого элемента потока. В следующем фрагменте кода показано, как распечатать 10 случайных чисел с помощью forEach. 

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

карта

Метод map используется для отображения каждого элемента на соответствующий результат. Следующий сегмент кода печатает уникальные квадраты чисел, используя карту. 

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

//get list of unique squares
List<Integer> squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());

фильтр

Метод «фильтра» используется для исключения элементов на основе критериев. Следующий фрагмент кода печатает количество пустых строк с использованием фильтра. 

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");

//get count of empty string
int count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

предел

Метод limit используется для уменьшения размера потока. В следующем фрагменте кода показано, как печатать 10 случайных чисел с использованием предела. 

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

отсортированный

Метод sorted используется для сортировки потока. В следующем фрагменте кода показано, как распечатать 10 случайных чисел в отсортированном порядке. 

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

Параллельная обработка

parallelStream — это альтернатива stream для параллельной обработки. Взгляните на следующий сегмент кода, который печатает количество пустых строк с использованием parallelStream. 

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");

//get count of empty string
long count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

Очень легко переключаться между последовательными и параллельными потоками.

Коллекторы

Коллекторы используются для объединения результата обработки на элементах потока. Коллекторы могут быть использованы для возврата списка или строки. 

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

System.out.println("Filtered List: " + filtered);
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("Merged String: " + mergedString);

Статистика

В Java 8 введены сборщики статистики для вычисления всей статистики, когда выполняется обработка потока. 

List numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();

System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());

Пример потока

Создайте следующую Java-программу, используя любой редактор по вашему выбору, например, в C: \> JAVA.

Java8Tester.java

Live Demo 

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.IntSummaryStatistics;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.Map;

public class Java8Tester {

   public static void main(String args[]) {
      System.out.println("Using Java 7: ");
		
      // Count empty strings
      List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
      System.out.println("List: " +strings);
      long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);
		
      System.out.println("Empty Strings: " + count);
      count = getCountLength3UsingJava7(strings);
		
      System.out.println("Strings of length 3: " + count);
		
      //Eliminate empty string
      List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
      System.out.println("Filtered List: " + filtered);
		
      //Eliminate empty string and join using comma.
      String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings,", ");
      System.out.println("Merged String: " + mergedString);
      List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);
		
      //get list of square of distinct numbers
      List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
      System.out.println("Squares List: " + squaresList);
      List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);
		
      System.out.println("List: " +integers);
      System.out.println("Highest number in List : " + getMax(integers));
      System.out.println("Lowest number in List : " + getMin(integers));
      System.out.println("Sum of all numbers : " + getSum(integers));
      System.out.println("Average of all numbers : " + getAverage(integers));
      System.out.println("Random Numbers: ");
		
      //print ten random numbers
      Random random = new Random();
		
      for(int i = 0; i < 10; i++) {
         System.out.println(random.nextInt());
      }
		
      System.out.println("Using Java 8: ");
      System.out.println("List: " +strings);
		
      count = strings.stream().filter(string->string.isEmpty()).count();
      System.out.println("Empty Strings: " + count);
		
      count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
      System.out.println("Strings of length 3: " + count);
		
      filtered = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
      System.out.println("Filtered List: " + filtered);
		
      mergedString = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
      System.out.println("Merged String: " + mergedString);
		
      squaresList = numbers.stream().map( i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
      System.out.println("Squares List: " + squaresList);
      System.out.println("List: " +integers);
		
      IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();
		
      System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
      System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
      System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
      System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());
      System.out.println("Random Numbers: ");
		
      random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);
		
      //parallel processing
      count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
      System.out.println("Empty Strings: " + count);
   }
	
   private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;

      for(String string: strings) {
		
         if(string.isEmpty()) {
            count++;
         }
      }
      return count;
   }
	
   private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;
		
      for(String string: strings) {
		
         if(string.length() == 3) {
            count++;
         }
      }
      return count;
   }
	
   private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings) {
      List<String> filteredList = new ArrayList<String>();
		
      for(String string: strings) {
		
         if(!string.isEmpty()) {
             filteredList.add(string);
         }
      }
      return filteredList;
   }
	
   private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings, String separator) {
      StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
		
      for(String string: strings) {
		
         if(!string.isEmpty()) {
            stringBuilder.append(string);
            stringBuilder.append(separator);
         }
      }
      String mergedString = stringBuilder.toString();
      return mergedString.substring(0, mergedString.length()-2);
   }
	
   private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers) {
      List<Integer> squaresList = new ArrayList<Integer>();
		
      for(Integer number: numbers) {
         Integer square = new Integer(number.intValue() * number.intValue());
			
         if(!squaresList.contains(square)) {
            squaresList.add(square);
         }
      }
      return squaresList;
   }
	
   private static int getMax(List<Integer> numbers) {
      int max = numbers.get(0);
		
      for(int i = 1;i < numbers.size();i++) {
		
         Integer number = numbers.get(i);
			
         if(number.intValue() > max) {
            max = number.intValue();
         }
      }
      return max;
   }
	
   private static int getMin(List<Integer> numbers) {
      int min = numbers.get(0);
		
      for(int i= 1;i < numbers.size();i++) {
         Integer number = numbers.get(i);
		
         if(number.intValue() < min) {
            min = number.intValue();
         }
      }
      return min;
   }
	
   private static int getSum(List numbers) {
      int sum = (int)(numbers.get(0));
		
      for(int i = 1;i < numbers.size();i++) {
         sum += (int)numbers.get(i);
      }
      return sum;
   }
	
   private static int getAverage(List<Integer> numbers) {
      return getSum(numbers) / numbers.size();
   }
}

Проверьте результат

Скомпилируйте класс с помощью компилятора javac следующим образом: 

C:\JAVA>javac Java8Tester.java

Теперь запустите Java8Tester следующим образом — 

C:\JAVA>java Java8Tester

Это должно привести к следующему результату —

51
Share: