stream lambda 原理

Stream和Lambda的基本原理
什么是Stream和Lambda
在了解Stream和Lambda的原理之前，我们先来了解一下什么是Stream和Lambda。

Stream是Java 8中新增的一个API，它提供了一种高效且易于使用的处理集合数
据的方式。

通过使用Stream，我们可以对集合进行各种操作，如过滤、映射、排
序等，而无需编写繁琐的循环语句。

Lambda是Java 8中引入的一个新特性，它是一种匿名函数，可以作为参数传递
给方法或存储在变量中。

Lambda表达式可以简化代码，并使得代码更加易读和易
维护。

Stream的原理
Stream的原理主要包括两个方面：流水线和惰性求值。

流水线
Stream是基于管道/流水线（Pipeline）模式设计的。

它将集合或数组看作是一系
列元素，在这些元素上进行各种操作形成一个流水线。

流水线由多个阶段（Stage）组成，每个阶段都有特定的功能。

在流水线中，每个阶段会对输入数据进行处理，并将结果传递给下一个阶段。

这样一来，我们可以将多个操作连接起来形成一个完整的处理过程。

例如：
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
.filter(n -> n % 2 == 0)
.mapToInt(n -> n * 2)
.sum();
在上面的代码中，我们首先通过stream()方法将集合转换成一个流。

我们使用
filter()方法过滤出偶数，再使用mapToInt()方法将每个偶数乘以2，最后使用
sum()方法求和。

这里的每个操作都是流水线中的一个阶段，每个阶段都会对输入数据进行处理，并将结果传递给下一个阶段。

最终的结果是通过流水线中的所有阶段一步步计算得到的。

惰性求值
Stream采用了惰性求值（Lazy Evaluation）的策略。

所谓惰性求值，就是只有当结果真正被需要时才进行计算。

在Stream中，很多操作都是延迟执行的。

当我们调用一个操作时，并不会立即执行它，而是将该操作添加到流水线中。

只有当我们需要获取最终结果时，才会触发整个流水线的执行。

这种惰性求值的特性使得Stream具有很好的性能。

它可以避免对整个集合进行不必要的遍历和计算。

例如：
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = numbers.stream()
.filter(n -> n % 2 == 0)
.map(n -> {
System.out.println("Mapping: " + n);
return n * 2;
});
// 这里并没有输出任何内容
int sum = stream.sum();
// 执行流水线，输出：Mapping: 2, Mapping: 4
在上面的代码中，我们首先创建了一个流，然后添加了两个操作：filter()和
map()。

这些操作并没有立即执行，而是在调用sum()方法时才执行。

所以在执行sum()方法之前，并没有输出任何内容。

只有当我们需要获取最终结果时，才会触发整个流水线的执行。

Lambda的原理
Lambda表达式的原理主要涉及到函数式接口和匿名内部类的转换。

函数式接口
函数式接口是指只包含一个抽象方法的接口。

Lambda表达式可以被认为是对该抽象方法的一种实现。

例如：
@FunctionalInterface
interface MyFunction {
int calculate(int a, int b);
}
MyFunction add = (a, b) -> a + b;
int result = add.calculate(1, 2); // 结果为3
在上面的代码中，我们定义了一个函数式接口MyFunction，它包含一个抽象方法calculate()。

我们使用Lambda表达式实现了该接口，并将其赋值给变量add。

Lambda表达式(a, b) -> a + b实际上是对calculate()方法的一种实现。

当我们调用calculate()方法时，实际上就是执行Lambda表达式的代码。

匿名内部类的转换
在Java 8之前，如果我们需要实现一个接口，通常需要定义一个匿名内部类。

而Lambda表达式可以用更简洁的方式来达到相同的效果。

在编译期间，Java编译器会将Lambda表达式转换成匿名内部类的形式。

这个过程叫做“Lambda表达式的语法糖”。

例如：
MyFunction add = new MyFunction() {
@Override
public int calculate(int a, int b) {
return a + b;
}
};
int result = add.calculate(1, 2); // 结果为3
上面的代码和之前使用Lambda表达式实现的代码是等价的。

Java编译器将Lambda 表达式(a, b) -> a + b转换成了匿名内部类，然后我们可以像使用普通对象一样使用它。

Stream和Lambda的关系
Stream和Lambda是密不可分的。

Stream提供了一种处理集合数据的方式，而Lambda则提供了一种简洁、易读、易维护的编码方式。

通过使用Stream和Lambda，我们可以以更少的代码来完成复杂的集合操作。

它们让我们能够以一种更加声明式、函数式的方式来处理数据，使得代码更加清晰和易于理解。

我们可以使用Stream和Lambda来实现对集合的过滤、映射和排序等操作：
List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");
List<String> filteredNames = names.stream()
.filter(name -> name.length() > 4)
.map(String::toUpperCase)
.sorted()
.collect(Collectors.toList());
// 输出：[ALICE, CHARLIE]
在上面的代码中，我们首先使用stream()方法将集合转换成一个流。

我们使用
filter()方法过滤出长度大于4的字符串，再使用map()方法将每个字符串转换成
大写，接着使用sorted()方法排序，最后使用collect()方法将结果收集到一个新
的集合中。

通过Stream和Lambda的组合，我们可以以一种更加简洁和直观的方式来实现复杂的操作。

总结
Stream和Lambda是Java 8引入的两个重要特性。

Stream提供了一种高效且易于
使用的处理集合数据的方式，它采用了流水线模式和惰性求值策略。

Lambda是一
种匿名函数，可以作为参数传递给方法或存储在变量中，并提供了一种简洁、易读、易维护的编码方式。

Stream和Lambda密不可分，在处理集合数据时它们经常被一起使用。

Stream提供了各种操作，如过滤、映射、排序等，而Lambda则提供了一种以更少的代码来完
成复杂操作的方式。

通过Stream和Lambda，我们可以以一种更加声明式、函数式的方式来处理数据，
使得代码更加清晰和易于理解。

它们让我们能够以一种更加高效和优雅的方式来编写代码，提高开发效率和代码质量。