Java 8 — потоки

Поток — это новый абстрактный слой, представленный в Java 8. Используя поток, вы можете обрабатывать данные декларативным способом, подобным операторам SQL. Например, рассмотрим следующую инструкцию SQL.

SELECT max(salary), employee_id, employee_name FROM Employee

Приведенное выше выражение SQL автоматически возвращает сведения о максимальном наемном работнике без каких-либо вычислений со стороны разработчика. Используя фреймворк коллекций в Java, разработчику приходится использовать циклы и повторять проверки. Другой проблемой является эффективность; поскольку многоядерные процессоры легко доступны, разработчик Java должен писать параллельную обработку кода, которая может быть довольно подвержена ошибкам.

Чтобы решить такие проблемы, в Java 8 была представлена ​​концепция потока, которая позволяет разработчику обрабатывать данные декларативно и использовать многоядерную архитектуру без необходимости писать для этого какой-либо специальный код.

Что такое поток?

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

• Последовательность элементов − Поток последовательно предоставляет набор элементов определенного типа. Поток получает/вычисляет элементы по запросу. Он никогда не сохраняет элементы.

• Источник − Stream использует коллекции, массивы или ресурсы ввода-вывода в качестве источника ввода.

• Агрегированные операции − Stream поддерживает агрегированные операции, такие как фильтрация, сопоставление, ограничение, сокращение, поиск, сопоставление и т. д.

• Конвейерная обработка − Большинство операций с потоками возвращают сам поток, чтобы их результат можно было передать по конвейеру. Эти операции называются промежуточными операциями, и их функция состоит в том, чтобы принимать входные данные, обрабатывать их и возвращать результат в цель. Метод collect() — это терминальная операция, которая обычно присутствует в конце операции конвейерной обработки, чтобы отметить конец потока.

• Автоматические итерации − Потоковые операции выполняют внутренние итерации по предоставленным исходным элементам, в отличие от коллекций, где требуется явная итерация.

Создание потоков

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

• поток() − Возвращает последовательный поток, считая коллекцию источником.

• параллельный поток() − Возвращает параллельный поток, считая коллекцию источником.

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 повторения каждого элемента потока. В следующем фрагменте кода показано, как вывести 10 случайных чисел с помощью forEach.

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

карта

Метод map используется для сопоставления каждого элемента с соответствующим результатом. 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 «фильтр» используется для исключения элементов на основе критерия. Следующий сегмент кода выводит 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();

лимит

Метод «ограничения» используется для уменьшения размера потока. В следующем фрагменте кода показано, как вывести 10 случайных чисел с помощью ограничения.

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

отсортировано

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

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

Параллельная обработка

parallelStream — это альтернатива потоку для параллельной обработки. Взгляните на следующий фрагмент кода, который выводит количество пустых строк с помощью 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 последовательным и параллельным потоками.

Коллекционеры

Коллекторы используются для объединения результатов обработки элементов потока. Коллекторы могут использоваться 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 расчета всей статистики при выполнении потоковой обработки.

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 трансляции

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

Java8Tester.java

Живая демонстрация

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, используя javac компилятор следующим образом —

C:\JAVA>javac Java8Tester.java

Теперь запустите Java8Tester следующим образом —

C:\JAVA>java Java8Tester

Это должно дать следующий результат —

Using Java 7:
List: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
Merged String: abc, bc, efg, abcd, jkl
Squares List: [9, 4, 49, 25]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9
Random Numbers:
-1279735475
903418352
-1133928044
-1571118911
628530462
18407523
-881538250
-718932165
270259229
421676854
Using Java 8:
List: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
Merged String: abc, bc, efg, abcd, jkl
Squares List: [9, 4, 49, 25]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9.444444444444445
Random Numbers:
-1009474951
-551240647
-2484714
181614550
933444268
1227850416
1579250773
1627454872
1683033687
1798939493
Empty Strings: 2