java.lang.util.stream包解析
Java 的 Stream 包是 Java 8 中引入的一项重要特性，它提供了一种声明式、函数式风格的数据流处理方法。Stream 允许我们以声明式的方式对数据源进行操作和转换，并将结果聚合到最终的集合或输出。
主要的接口和抽象类的定义有:
java.lang.AutoCloseable自动关闭接口java.util.stream.BaseStream基础流定义接口java.util.stream.Stream流定义接口java.util.stream.AbstractPipeline流通道抽象java.util.stream.ReferencePipeline引用通道抽象java.util.stream.ReferencePipeline.Head初始通道实现java.util.stream.ReferencePipeline.StatelessOp无状态通道实现java.util.stream.ReferencePipeline.StatefulOp有状态通道实现
java.util.function.Consumer消费者接口java.util.stream.Sink通道消费链定义接口java.util.stream.Sink.ChainedReference通道消费链抽象实现
java.util.Iterator迭代器接口java.util.Spliterator分离器接口java.util.stream.Collector收集器接口
基础接口
java.lang.AutoCloseable
java.lang.AutoCloseable 是 Java 中的一个接口，它声明了一个单一的方法 close()。该接口是在 Java 7 中引入的，用于支持 try-with-resources 语句。
AutoCloseable 接口设计用来表示那些在使用后需要关闭的资源。当一个类实现了 AutoCloseable 接口时，它表示这个类的实例可以被自动关闭。在 try-with-resources 语句中，你可以使用一个或多个资源，这些资源必须实现 AutoCloseable 接口。当 try-with-resources 语句结束时，Java 虚拟机会自动调用这些资源的 close() 方法，以便在使用完资源后进行关闭操作，而无需显式地编写关闭代码。
例如：
try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"))) {
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null) {
System.out.println(line);
}
} catch (IOException e) {
// 处理异常
}在这个例子中，BufferedReader 实现了 AutoCloseable 接口，因此它可以在 try-with-resources 语句中使用。在 try-with-resources 语句结束时，会自动调用 BufferedReader 的 close() 方法关闭文件流。这样可以确保资源被及时关闭，避免资源泄漏和其他相关问题。
java.util.function.Consumer
java.util.function.Consumer 是 Java 中的一个函数式接口，它定义了一个接收一个参数并且不返回任何结果的操作。它通常用于对参数进行一些处理，比如修改、打印、存储等，但不会产生任何返回值。Consumer 接口包含一个名为 accept 的抽象方法，该方法接收一个参数，代表需要被处理的对象。Consumer 接口在 Java 8 中引入，主要是为了支持 Lambda 表达式和函数式编程。
Consumer 接口的声明如下：
@FunctionalInterface
public interface Consumer<T> {
void accept(T t);
}其中，T 是输入参数的类型。
Consumer 接口的使用场景包括但不限于：
- 集合操作： 在遍历集合时，可以使用 Consumer 对集合中的每个元素执行相同的操作。
- 函数式编程： 在函数式编程中，可以将 Consumer 作为方法的参数，传递给其他方法，以便在需要时执行特定的操作。
- I/O 操作： 在处理输入流或输出流时，可以使用 Consumer 来对流中的数据执行特定的操作。
- 回调函数： 在异步编程中，可以使用 Consumer 来定义回调函数，在异步任务完成后执行相应的操作。
以下是 Consumer 接口的一个简单示例，演示了如何使用它来打印列表中的每个元素：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
List<String> languages = Arrays.asList("Java", "Python", "JavaScript", "C++");
// 使用 Consumer 打印每个元素
languages.forEach(language -> System.out.println(language));
}
}这个示例中，forEach 方法接收一个 Consumer 参数，用于处理列表中的每个元素。Lambda 表达式 language -> System.out.println(language) 实现了 Consumer 接口中的 accept 方法，将列表中的每个元素打印出来。
java.util.Iterator
java.util.Iterator 是 Java 编程语言中的一个接口，位于 java.util 包中。它提供了一种迭代集合元素的方式，允许逐个访问集合中的元素，而无需暴露集合的内部实现细节。
Iterator 接口定义了以下几种常用方法：
boolean hasNext()：检查迭代器是否还有下一个元素。E next()：返回迭代器的下一个元素，并将迭代器的位置向前移动。void remove()：从迭代器指向的集合中移除迭代器返回的上一个元素。这个方法不是在所有的迭代器中都可用，具体取决于集合的实现。
使用 Iterator 进行迭代的一般步骤如下：
- 调用集合对象的
iterator()方法来获取一个Iterator对象。 - 使用
hasNext()方法检查是否还有下一个元素。 - 使用
next()方法获取下一个元素。 - (可选) 使用
remove()方法移除当前元素。
下面是一个简单的示例，展示了如何使用 Iterator 遍历一个 List 集合：
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class IteratorExample {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Orange");
// 获取Iterator对象
Iterator<String> iterator = list.iterator();
// 遍历集合
while (iterator.hasNext()) {
String element = iterator.next();
System.out.println(element);
}
}
}这段代码创建了一个包含几种水果的 List 对象，并通过调用 iterator() 方法获取了一个 Iterator 对象。然后，在一个 while 循环中，通过调用 hasNext() 和 next() 方法逐个打印了集合中的元素。
Iterator 接口的使用有助于实现集合类的封装性和安全性，因为它允许在遍历集合时进行元素的安全访问和操作，而不会暴露底层集合的实现细节。
核心接口
java.util.stream.BaseStream
java.util.stream.BaseStream 是 Java 8 引入的流（Stream）框架中的一个基本接口。该接口位于 java.util.stream 包中，是流操作的基础。BaseStream 接口是泛型化的，它定义了流操作的通用方法，可以用于处理一系列元素。
BaseStream 接口继承自 AutoCloseable 接口，因此它可以在使用完毕后进行自动关闭资源。这对于一些需要处理 I/O 操作的流操作来说是非常有用的。
主要的子接口包括：
Stream<T>：表示元素类型为 T 的对象流。IntStream：表示元素类型为 int 的原始流。LongStream：表示元素类型为 long 的原始流。DoubleStream：表示元素类型为 double 的原始流。
BaseStream 接口提供了一系列的中间操作（Intermediate Operations）和终端操作（Terminal Operations），用于进行流的转换和处理。中间操作返回一个新的流，而终端操作则触发实际的计算，产生一个最终的结果。
常见的中间操作包括 filter、map、flatMap 等，而常见的终端操作包括 forEach、collect、reduce 等。
以下是 BaseStream 接口的一些常用方法：
void close()：关闭流，释放相关的资源。boolean isParallel()：判断流是否是并行流。BaseStream<T, S> sequential()：返回一个顺序流。BaseStream<T, S> parallel()：返回一个并行流。S unordered()：返回一个无序流。Iterator<T> iterator()：返回一个迭代器，用于迭代流中的元素。
BaseStream 接口的使用可以大大简化对集合数据的处理，特别是在并行处理大数据集时。通过流操作，可以更清晰、简洁地表达数据处理的逻辑。
java.util.stream.Stream
java.util.stream.Stream 是 Java 8 引入的一个新特性，它提供了一种在集合类（Collection）上进行复杂操作的高级抽象。它允许你以一种更为函数式的风格来处理集合中的元素，例如映射、过滤、排序、聚合等。
下面是一些 Stream 类的主要特性和用法：
函数式编程风格：
Stream提供了丰富的函数式编程方法，如map()、filter()、reduce()等，这些方法可以直接应用于集合中的元素，使得对集合的操作更为灵活和易读。惰性求值：
Stream提供了惰性求值的特性，它们在处理集合时不会立即执行操作，而是等到需要结果时才执行。这种延迟执行的方式可以提高性能，尤其是当处理大型集合时。流水线：
Stream支持将多个操作连接在一起，形成一个流水线。这种操作的串联可以减少中间数据结构的创建，从而提高效率。并行处理：
Stream提供了并行处理集合元素的功能，可以通过parallel()方法将串行流转换为并行流，从而充分利用多核处理器的优势来加速处理过程。可消费性：
Stream是一种一次性的数据结构，一旦遍历消费了其中的元素，就不能再次使用。这意味着Stream是不可变的，对其的操作不会影响到原始集合。集成性：
Stream类提供了与其他类库的集成支持，例如与 Lambda 表达式、Optional 类型和函数式接口等的结合使用。
基本上，Stream 类提供了一种更加灵活和高效的集合操作方式，尤其适用于处理大规模数据集合。通过结合函数式编程的思想和惰性求值的特性，它使得在 Java 中进行集合处理变得更加简洁和优雅。
原理解析
上述章节都是一些基础介绍（来此GPT和网络），了解这些之后，继续深入研究其原理。
**Stream 的大致思路如下: **
- 首次创建流: 会创建一个初始的
Stream<T>，从代码中可知，这个初始的Stream<T>其实就是ReferencePipeline.Head<T>初始通道实现//此处仅展示部分代码 public static <T> Stream<T> stream(Spliterator<T> spliterator, boolean parallel) { Objects.requireNonNull(spliterator); return new ReferencePipeline.Head<>(spliterator, StreamOpFlag.fromCharacteristics(spliterator), parallel); } - 中间操作: 会结合上一个通道，继续向下创建
ReferencePipeline.StatelessOp<T>无状态通道实现或ReferencePipeline.StatefulOp<T>有状态通道实现，使其构成链式结构。因为其内部传递的都是Sink对象（真正的执行逻辑都在这个Sink对象中），所以做到了仅在最后才会真正的执行。//此处仅展示部分代码 @Override public final Stream<P_OUT> filter(Predicate<? super P_OUT> predicate) { Objects.requireNonNull(predicate); return new StatelessOp<P_OUT, P_OUT>(this, StreamShape.REFERENCE, StreamOpFlag.NOT_SIZED) { @Override Sink<P_OUT> opWrapSink(int flags, Sink<P_OUT> sink) { return new Sink.ChainedReference<P_OUT, P_OUT>(sink) { @Override public void begin(long size) { downstream.begin(-1); } @Override public void accept(P_OUT u) { if (predicate.test(u)) downstream.accept(u); } }; } }; } @Override @SuppressWarnings("unchecked") public final <R> Stream<R> map(Function<? super P_OUT, ? extends R> mapper) { Objects.requireNonNull(mapper); return new StatelessOp<P_OUT, R>(this, StreamShape.REFERENCE, StreamOpFlag.NOT_SORTED | StreamOpFlag.NOT_DISTINCT) { @Override Sink<P_OUT> opWrapSink(int flags, Sink<R> sink) { return new Sink.ChainedReference<P_OUT, R>(sink) { @Override public void accept(P_OUT u) { downstream.accept(mapper.apply(u)); } }; } }; } - 终止操作: 仍然会结合上一个通道，唯一不一样的是这里是触发执行的位置，会执行到
java.util.stream.TerminalOp，最终流也将关闭。//此处仅展示部分代码 final <R> R evaluate(TerminalOp<E_OUT, R> terminalOp) { assert getOutputShape() == terminalOp.inputShape(); if (linkedOrConsumed) throw new IllegalStateException(MSG_STREAM_LINKED); linkedOrConsumed = true; return isParallel() ? terminalOp.evaluateParallel(this, sourceSpliterator(terminalOp.getOpFlags())) : terminalOp.evaluateSequential(this, sourceSpliterator(terminalOp.getOpFlags())); }
java.util.stream.TerminalOp接口主要有四种抽象实现:
java.util.stream.ReduceOps.ReduceOp减少操作 -> 主要用在收集器逻辑java.util.stream.FindOps.FindOp查找操作 -> 主要用取最大值最小值逻辑java.util.stream.MatchOps.MatchOp匹配操作 -> 用于判断元素是否符合匹配规则java.util.stream.ForEachOps.ForEachOp循环操作 -> .forEach操作
未完待续…
