Java 8-ストリーム

ストリームは、Java 8で導入された新しい抽象レイヤーです。ストリームを使用すると、SQLステートメントと同様の宣言的な方法でデータを処理できます。たとえば、次のSQLステートメントを考えます。

SELECT max(salary), employee_id, employee_name FROM Employee

上記のSQL式は、開発者の側で計算を行うことなく、給与を受け取る従業員の最大詳細を自動的に返します。 Javaのコレクションフレームワークを使用して、開発者はループを使用し、繰り返しチェックする必要があります。もう1つの懸念は効率です。マルチコアプロセッサは簡単に利用できるため、Java開発者はエラーが発生しやすい並列コード処理を作成する必要があります。

このような問題を解決するために、Java 8は、開発者がデータを宣言的に処理し、特定のコードを記述することなくマルチコアアーキテクチャを活用できるストリームの概念を導入しました。

ストリームとは何ですか？

ストリームは、集約操作をサポートするソースからのオブジェクトのシーケンスを表します。以下は、ストリームの特性です-

要素のシーケンス-ストリームは、特定のタイプの要素のセットを順次に提供します。ストリームは、要求に応じて要素を取得/計算します。要素を保存することはありません。
ソース-ストリームは、コレクション、配列、またはI/Oリソースを入力ソースとして受け取ります。
集計操作-Streamは、フィルター、マップ、制限、削減、検索、一致などの集計操作をサポートします。
パイプライン-ストリーム操作のほとんどは、結果をパイプライン化できるようにストリーム自体を返します。これらの操作は中間操作と呼ばれ、その機能は入力を受け取り、処理し、出力をターゲットに返すことです。 collect（）メソッドは、通常、パイプライン操作の最後に存在してストリームの終わりを示す端末操作です。
自動反復-明示的な反復が必要なコレクションとは対照的に、ストリーム操作は提供されたソース要素に対して内部的に反復を行います。

ストリームを生成する

Java 8では、CollectionインターフェイスにはStreamを生成する2つのメソッドがあります。

* stream（）*-コレクションをソースとする順次ストリームを返します。
* parallelStream（）*-コレクションをソースとする並列ストリームを返します。

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

forEach

ストリームは、ストリームの各要素を反復処理する新しいメソッド「forEach」を提供します。次のコードセグメントは、forEachを使用して10個の乱数を印刷する方法を示しています。

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

map

「map」メソッドは、各要素を対応する結果にマッピングするために使用されます。次のコードセグメントは、mapを使用して一意の数値の正方形を印刷します。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

//get list of unique squares
List<Integer> squaresList = numbers.stream().map( i -> i*i).distinct().collect(Collectors.toList());

フィルタ

「フィルター」メソッドは、基準に基づいて要素を削除するために使用されます。次のコードセグメントは、フィルターを使用して空の文字列の数を出力します。

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");

//get count of empty string
int count = strings.stream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

限定

「制限」メソッドは、ストリームのサイズを縮小するために使用されます。次のコードセグメントは、制限を使用して10個の乱数を印刷する方法を示しています。

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).forEach(System.out::println);

ソート済み

「ソート済み」メソッドは、ストリームのソートに使用されます。次のコードセグメントは、ソートされた順序で10個の乱数を印刷する方法を示しています。

Random random = new Random();
random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

並列処理

parallelStreamは、並列処理用のストリームの代替です。 parallelStreamを使用して空の文字列の数を出力する次のコードセグメントを見てください。

List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");

//get count of empty string
long count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();

順次ストリームと並列ストリームを切り替えるのは非常に簡単です。

コレクター

コレクターは、ストリームの要素に対する処理結果を結合するために使用されます。コレクターを使用して、リストまたは文字列を返すことができます。

List<String>strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
List<String> filtered = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());

System.out.println("Filtered List: " + filtered);
String mergedString = strings.stream().filter(string -> !string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
System.out.println("Merged String: " + mergedString);

統計

Java 8では、ストリーム処理の実行中にすべての統計を計算する統計コレクターが導入されました。

List numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

IntSummaryStatistics stats = numbers.stream().mapToInt((x) -> x).summaryStatistics();

System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());

ストリームの例

C：\> JAVAなどで選択した任意のエディターを使用して、次のJavaプログラムを作成します。

Java8Tester.java

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.IntSummaryStatistics;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.Map;

public class Java8Tester {

   public static void main(String args[]) {
      System.out.println("Using Java 7: ");

     //Count empty strings
      List<String> strings = Arrays.asList("abc", "", "bc", "efg", "abcd","", "jkl");
      System.out.println("List: " +strings);
      long count = getCountEmptyStringUsingJava7(strings);

      System.out.println("Empty Strings: " + count);
      count = getCountLength3UsingJava7(strings);

      System.out.println("Strings of length 3: " + count);

     //Eliminate empty string
      List<String> filtered = deleteEmptyStringsUsingJava7(strings);
      System.out.println("Filtered List: " + filtered);

     //Eliminate empty string and join using comma.
      String mergedString = getMergedStringUsingJava7(strings,", ");
      System.out.println("Merged String: " + mergedString);
      List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 2, 2, 3, 7, 3, 5);

     //get list of square of distinct numbers
      List<Integer> squaresList = getSquares(numbers);
      System.out.println("Squares List: " + squaresList);
      List<Integer> integers = Arrays.asList(1,2,13,4,15,6,17,8,19);

      System.out.println("List: " +integers);
      System.out.println("Highest number in List : " + getMax(integers));
      System.out.println("Lowest number in List : " + getMin(integers));
      System.out.println("Sum of all numbers : " + getSum(integers));
      System.out.println("Average of all numbers : " + getAverage(integers));
      System.out.println("Random Numbers: ");

     //print ten random numbers
      Random random = new Random();

      for(int i = 0; i < 10; i++) {
         System.out.println(random.nextInt());
      }

      System.out.println("Using Java 8: ");
      System.out.println("List: " +strings);

      count = strings.stream().filter(string->string.isEmpty()).count();
      System.out.println("Empty Strings: " + count);

      count = strings.stream().filter(string -> string.length() == 3).count();
      System.out.println("Strings of length 3: " + count);

      filtered = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.toList());
      System.out.println("Filtered List: " + filtered);

      mergedString = strings.stream().filter(string ->!string.isEmpty()).collect(Collectors.joining(", "));
      System.out.println("Merged String: " + mergedString);

      squaresList = numbers.stream().map( i ->i*i).distinct().collect(Collectors.toList());
      System.out.println("Squares List: " + squaresList);
      System.out.println("List: " +integers);

      IntSummaryStatistics stats = integers.stream().mapToInt((x) ->x).summaryStatistics();

      System.out.println("Highest number in List : " + stats.getMax());
      System.out.println("Lowest number in List : " + stats.getMin());
      System.out.println("Sum of all numbers : " + stats.getSum());
      System.out.println("Average of all numbers : " + stats.getAverage());
      System.out.println("Random Numbers: ");

      random.ints().limit(10).sorted().forEach(System.out::println);

     //parallel processing
      count = strings.parallelStream().filter(string -> string.isEmpty()).count();
      System.out.println("Empty Strings: " + count);
   }

   private static int getCountEmptyStringUsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;

      for(String string: strings) {

         if(string.isEmpty()) {
            count++;
         }
      }
      return count;
   }

   private static int getCountLength3UsingJava7(List<String> strings) {
      int count = 0;

      for(String string: strings) {

         if(string.length() == 3) {
            count++;
         }
      }
      return count;
   }

   private static List<String> deleteEmptyStringsUsingJava7(List<String> strings) {
      List<String> filteredList = new ArrayList<String>();

      for(String string: strings) {

         if(!string.isEmpty()) {
             filteredList.add(string);
         }
      }
      return filteredList;
   }

   private static String getMergedStringUsingJava7(List<String> strings, String separator) {
      StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();

      for(String string: strings) {

         if(!string.isEmpty()) {
            stringBuilder.append(string);
            stringBuilder.append(separator);
         }
      }
      String mergedString = stringBuilder.toString();
      return mergedString.substring(0, mergedString.length()-2);
   }

   private static List<Integer> getSquares(List<Integer> numbers) {
      List<Integer> squaresList = new ArrayList<Integer>();

      for(Integer number: numbers) {
         Integer square = new Integer(number.intValue() * number.intValue());

         if(!squaresList.contains(square)) {
            squaresList.add(square);
         }
      }
      return squaresList;
   }

   private static int getMax(List<Integer> numbers) {
      int max = numbers.get(0);

      for(int i = 1;i < numbers.size();i++) {

         Integer number = numbers.get(i);

         if(number.intValue() > max) {
            max = number.intValue();
         }
      }
      return max;
   }

   private static int getMin(List<Integer> numbers) {
      int min = numbers.get(0);

      for(int i= 1;i < numbers.size();i++) {
         Integer number = numbers.get(i);

         if(number.intValue() < min) {
            min = number.intValue();
         }
      }
      return min;
   }

   private static int getSum(List numbers) {
      int sum = (int)(numbers.get(0));

      for(int i = 1;i < numbers.size();i++) {
         sum += (int)numbers.get(i);
      }
      return sum;
   }

   private static int getAverage(List<Integer> numbers) {
      return getSum(numbers)/numbers.size();
   }
}

結果を確認する

次のように javac コンパイラを使用してクラスをコンパイルします-

C:\JAVA>javac Java8Tester.java

次のようにJava8Testerを実行します-

C:\JAVA>java Java8Tester

それは次の結果を生成する必要があります-

Using Java 7:
List: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
Merged String: abc, bc, efg, abcd, jkl
Squares List: [9, 4, 49, 25]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9
Random Numbers:
-1279735475
903418352
-1133928044
-1571118911
628530462
18407523
-881538250
-718932165
270259229
421676854
Using Java 8:
List: [abc, , bc, efg, abcd, , jkl]
Empty Strings: 2
Strings of length 3: 3
Filtered List: [abc, bc, efg, abcd, jkl]
Merged String: abc, bc, efg, abcd, jkl
Squares List: [9, 4, 49, 25]
List: [1, 2, 13, 4, 15, 6, 17, 8, 19]
Highest number in List : 19
Lowest number in List : 1
Sum of all numbers : 85
Average of all numbers : 9.444444444444445
Random Numbers:
-1009474951
-551240647
-2484714
181614550
933444268
1227850416
1579250773
1627454872
1683033687
1798939493
Empty Strings: 2

Java8-streams