Stream API 详解

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一、是什么？

Java Stream 是 JDK 8 引入的 API，用于对集合数据进行声明式处理（如过滤、映射、排序）。它不是数据结构，而是对数据源（集合、数组等）进行高效聚合操作的工具，支持链式调用和并行处理。

二、解决什么问题？

1. 简化集合操作：替代繁琐的 for 循环，代码更简洁。
2. 提升可读性：链式调用让数据处理流程一目了然。
3. 并行优化：parallelStream() 自动利用多核 CPU 加速计算。
4. 延迟执行：中间操作合并后执行，减少迭代次数。

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三、核心方法（代码题高频使用）

类型	方法	作用	示例
创建	stream()	集合转 Stream	list.stream()
	Arrays.stream()	数组转 Stream	Arrays.stream(new int[]{1,2})
中间操作	filter(Predicate)	条件过滤	.filter(n -> n > 10)
	map(Function)	元素转换	.map(String::toUpperCase)
	sorted()	排序（自然序或自定义比较器）	.sorted(Comparator.reverseOrder())
	distinct()	去重	.distinct()
	limit(n)	截取前 n 个元素	.limit(5)
终止操作	collect()	转换为集合（如 List/Set）	.collect(Collectors.toList())
	forEach()	遍历每个元素	.forEach(System.out::println)
	count()	统计元素数量	.count()
	reduce()	聚合计算（如求和）	.reduce(0, Integer::sum)

JDK 9+ 新增：

• takeWhile(Predicate)：取元素直到条件不满足
• dropWhile(Predicate)：丢弃元素直到条件满足

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四、应用场景（代码题常见题型）

1. 数据过滤

   // 筛选列表中大于 10 的偶数
   List<Integer> result = list.stream()
       .filter(n -> n > 10)
       .filter(n -> n % 2 == 0)
       .collect(Collectors.toList());

2. 对象集合处理

   // 提取所有学生姓名并转为大写
   List<String> names = students.stream()
       .map(Student::getName)
       .map(String::toUpperCase)
       .collect(Collectors.toList());

3. 分组与统计

   // 按年龄分组统计人数
   Map<Integer, Long> ageCount = students.stream()
       .collect(Collectors.groupingBy(
           Student::getAge, 
           Collectors.counting()
       ));

4. 并行计算（大数据量优化）

   // 并行计算平方和
   int sum = list.parallelStream()
       .mapToInt(n -> n * n)
       .sum();

5. 链式去重排序

   // 去重后按降序排列
   List<Integer> processed = list.stream()
       .distinct()
       .sorted(Comparator.reverseOrder())
       .collect(Collectors.toList());

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五、重要注意事项

1. 流不可复用：
   一个 Stream 只能被消费一次，重复操作会抛 IllegalStateException。

   Stream<Integer> stream = list.stream();
   stream.count(); // 终止操作
   stream.forEach(...); // 错误！流已关闭

2. 避免副作用：
   不要在 filter/map 中修改外部状态（如全局变量），应保持无状态。

3. 性能权衡：

   • 小数据量优先用 for 循环（Stream 有初始化开销）。
   • 大数据量用 parallelStream()（需线程安全）。

4. 空指针防护：
   使用 Optional 处理可能为 null 的结果：

   Optional<Integer> max = list.stream()
       .max(Comparator.naturalOrder());
   max.ifPresent(System.out::println);

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六、总结

• 核心价值：用声明式语法简化集合操作，提升可读性和并行能力。
• 代码题高频操作：filter（过滤）、map（转换）、collect（收集结果）、sorted（排序）。
• 适用场景：集合数据过滤/转换/统计、链式多步处理、并行计算。
• 避坑指南：流不可复用、避免副作用、合理选择并行流。

💡 技巧：在代码题中优先用 Stream 处理集合问题，代码更简洁且易得高分！