Java Stream API：函数式数据处理管道

更新时间：2026-09-21。Lambda 与函数式接口是 Stream 的前置，见 Lambda 与函数式接口；空值处理见 Optional。

一、Stream 不是集合

Stream 是对数据源的一次性流式计算声明，关键三点：

1. 不存储数据：数据仍在背后的集合/数组/生成器里。
2. 惰性求值：中间操作（filter/map…）不立即执行，遇到终端操作才真正跑。
3. 只能消费一次：终端操作后流即关闭，再用抛 IllegalStateException。

var s = List.of(1,2,3).stream().filter(x -> x > 1);
s.count();   // 2
s.count();   // IllegalStateException：stream has already been operated upon

二、创建流

list.stream();
Arrays.stream(arr);
Stream.of("a","b");
map.entrySet().stream();
Files.lines(Path.of("a.txt"));          // IO 流，注意 try-with-resources
Stream.iterate(0, i -> i+1).limit(10);
Stream.generate(Math::random).limit(5);

三、常用中间操作（lazy，返回新 Stream）

操作	作用
filter	过滤
map	一对一转换
flatMap	一对多摊平（List<List<T>>→单个元素流）
distinct	按 equals 去重
sorted()/sorted(cmp)	排序，比较器见 Comparable/Comparator
limit(n)/skip(n)	截断/跳过
peek	调试偷看，无终端操作时不执行

flatMap 把每个元素映射成一个流再摊平，最容易卡住：

var groups = List.of(List.of(1,2), List.of(3,4));
var flat = groups.stream().flatMap(List::stream).toList(); // [1,2,3,4]

四、终端操作（触发计算）

操作	返回	说明
forEach	void	遍历，并行下顺序不保证
collect(toList())	List	JDK16 起可直接 .toList()（不可变）
count/min/max	long/Optional
anyMatch/allMatch/noneMatch	boolean	短路
findFirst/findAny	Optional	短路
reduce	归约值	累加/求和的通用形式

int sum = List.of(1,2,3).stream().reduce(0, Integer::sum);

五、Collectors：分组、分区、拼接

Map<Dept, List<Emp>> byDept = emps.stream().collect(groupingBy(Emp::dept));
Map<Dept, Long> cnt = emps.stream().collect(groupingBy(Emp::dept, counting()));
Map<Boolean, List<Integer>> part = nums.stream().collect(partitioningBy(n -> n%2==0));
String csv = ids.stream().map(String::valueOf).collect(joining(","));

六、常见坑

1. peek 里塞业务逻辑：peek 只用于调试，没有终端操作时整段流都不执行。
2. lambda 里修改外部集合/变量：破坏无状态约定，并行时结果错乱，副作用用 collect/reduce 表达。
3. 复用同一个 Stream：一次终端操作即关闭，需要多次就重新创建。
4. 无脑 parallelStream：底层共享 ForkJoinPool，小数据量、有 IO、非线程安全收集器下更慢或出错。
5. .toList() 返回不可变 List（JDK16+）：要可变列表用 collect(toCollection(ArrayList::new))。
6. 无限流不加 limit：iterate/generate 必须配合 limit 或短路操作。

总结

Stream 是对数据源的一次性惰性计算管道，filter/map/flatMap/sorted/distinct 等中间操作只在 forEach/collect/count/reduce/match 等终端操作触发时才执行、且一个流只能消费一次；一对多摊平用 flatMap，分组用 groupingBy、布尔二分用 partitioningBy、拼接用 joining，JDK16 可直接 toList（返回不可变）；peek 仅供调试、lambda 里不要修改外部状态、parallelStream 不要无脑开，归约优先用 collect/reduce 而非副作用累加。