Java 8 Stream 中间操作——元素处理

Question

在Java 8 Stream API 中，对filter、map 和peek 等中间操作的描述被提及为

...这个流的元素...

但是，像filter 这样的流中间操作似乎一次处理并返回一个单独的“元素”。例如，Java 8 stream operations execution order 问题（见输出）和答案。

filter的API描述是

返回一个由该流中与给定谓词匹配的元素组成的流。

但是，Java 8 stream operations execution order 问题中提到的代码似乎一次处理并返回一个单独的元素。请澄清 API 提及“元素”与对代码的单个“元素”的明显处理之间的脱节。

谢谢。

Answer 1

是的，filter、map 等无状态中间操作一次处理给定元素，前者将其发送或不发送到下一阶段，下一阶段是后续中间操作在流管道中。后者总是在调用映射函数后将元素发送到后续操作。

例如：

...
.filter(n -> n % 2 == 0) // retain even numbers
.map(n -> n * n) // square it
...

一次一个元素将通过filter 操作，如果当前元素满足提供的谓词，则将其传递给map 操作。

我认为您理解这部分，但您的困惑是为什么在 java 文档中写了它：

返回一个由该流中匹配的元素组成的流 给定的谓词。

“返回一个流”，因为每个中间操作都返回一个新流。

“由元素组成”，因为流表示元素序列，并且在大多数情况下，有多个元素通过给定的中间操作。

这听起来像是一个流存储它的元素，但事实并非如此。相反，它们可能存储在一些底层集合中或按需生成。

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值得注意的是，并非每个中间操作都会一次将一个元素传递到下一阶段。例如sorted中间操作缓冲所有元素，直到它看到输入的结尾，然后将数据发送到后续阶段。

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作为阅读，Brian Goetz 有一篇关于Streams under the hood 的精彩帖子。这确实涉及有关流的细节，Tagir Valeev 提供了一个很好的动画，展示了如何可视化流。

Answer 2

我认为这里有一些误解，因为过滤器总是返回流。

请参阅以下相同的签名：

 Stream<T> filter(Predicate<? super T> predicate);

因此，任何此类中间操作一次返回流而不是一个元素，您可以对它们执行所有操作，就像对流执行一样。

规范也是如此：

返回一个由该流中匹配的元素组成的流 给定的谓词。

Answer 3

map 和 filter 中间操作确实在流的每个元素上执行，但它们自己返回一个流。

因此，当我们查看上一个问题的代码时，过滤器操作将针对每个数字 1-8 执行，但它会返回一个仅观察偶数 {2,4,6, 8}。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8);
List<Integer> twoEvenSquares = numbers.stream().filter(n -> {
    System.out.println("filtering " + n);
    return n % 2 == 0;
}).map(n -> {
    System.out.println("mapping " + n);
    return n * n;
}).limit(2).collect(Collectors.toList());

没有断开连接，因为就像 Stream 8 Stream API 所说，filter(Function<?, Boolean> filteringFunction) 等中间运算符返回一个 Stream。他们通过对 in-stream 的每个元素执行给定的 filteringFunction 来做到这一点，并返回一个新的 out-stream，它只观察已过滤到 true 的元素。