Java: fill the gaps

Stream API: обзор и основные методы.



Stream API - удобный инструмент обработки данных, который появился в java 8. Два принципа, на которых строится Stream API - composition & single responsibility. Действия собираются из простых независимых друг от друга блоков без сайд-эффектов. Этим достигается удобство чтения и поддержки:

✅ Стандартные названия.

✅ Нет локальных переменных.

✅ Линейная последовательность действий.



Стрим состоит из 3 частей:

1️⃣ Источник данных.

2️⃣ Преобразования.

3️⃣ Конечная операция.



Основные способы создать стрим:

🔸 Из готовой коллекции

🔸 Из набора элементов

🔸 Из массива

🔸 Задать первый элемент и правило вывода последующего, получится бесконечный стрим: Stream.iterate(T, BinaryOperator)

🔸 Задать первый элемент, правило вывода последующего и условие остановки: Stream.iterate(T, Predicate, BinaryOperator) (java 9)

🔸 Генерировать независимые друг от друга элементы: Stream.generate(Supplier)

🔸 Из диапазона с включением граничных значений: IntStream.range(..)

🔸 Диапазон без граничных значений: IntStream.rangeClosed(..)

🔸 Из строк: BufferedReader.lines()

🔸 Из символов строки: CharSequence.chars()



Названия большинства методов преобразований говорят сами за себя: filter, distinct, limit, sorted. Есть менее понятные:

🔹 map: применить функцию к каждому элементу.

🔹 flatmap: положить элементы из "списка списков" в единый стрим. Также с его помощью можно уменьшить размерность массива.

🔹 takeWhile(Predicate): брать элементы из стрима, пока выполняется условие. Метод доступен c java 9.

🔹 dropWhile(Predicate): пропускать элементы, пока условие не нарушится. Метод доступен c java 9.

🔹 peek(Consumer): сделать что-то с каждым элементом стрима, не меняя исходный стрим. Часто используется при дебаге, например, вывести в консоль текущие элементы.



Вычисления выполняются не сразу, а только когда вызывается конечная операция. Конечная операция описывает желаемый результат. Результатом может быть:

◾️ Структура данных: toArray, collect.

◾️ Результат поиска: anyMatch, allMatch, nonMatch, findFirst, findAny.

◾️ Результат агрегации: min, max, count, reduce.

◾️ Сайд-эффект: forEach, forEachOrdered.



Стрим - не структура хранения данных. Он обходит источник данных (или сам его генерирует) и сохраняет промежуточные результаты. По этой причине нельзя копировать стримы и исполнять их несколько раз - пришлось бы контролировать этапы исполнения, консистентность данных и добавить синхронизацию для работы в многопоточной среде. При попытке переиспользования стрима выбрасывается IllegalStateException.

✅ Исходные данные не меняются.

✅ Стрим нельзя переиспользовать.

✅ Пока не вызвана конечная операция, стрим можно менять как угодно.



Пример из опроса выше вернёт 1.

list.remove(0) удаляет элемент с индексом 0, поэтому на момент старта вычислений stream.count() в источнике данных остаётся всего один элемент.



Если Вас раздражает, что метод list.remove принимает не сам элемент, а индекс, то некоторые методы Stream API Вас тоже разочаруют. Например, такой код компилируется:

Stream.of(-1, 0, 1).max(Math::max).get();

Но в результате получается -1, потому что входной параметр метода max - Comparator. Math.max по сигнатуре на него похож, поэтому получается неверный результат😒