深入理解Stream之原理剖析

JDK1.6和JDK1.8是主流的两个大版本，目前市场上用的最多最多的依然是JDK1.8。所以，我们有必要聊一聊Java8的一些新特性。

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今天我们先来聊聊深入理解Stream之原理剖析。

Stream操作分类

Stream中的操作可以分为两大类：中间操作与结束操作。

中间操作只会进行操作记录，只有结束操作才会触发实际的计算，可以理解为懒加载，这也是Stream在操作大对象迭代计算的时候如此高效的原因之一。

中间操作分为有状态操作与无状态操作，无状态是指元素的处理不受之前元素的影响，有状态是指该操作只有拿到所有元素之后才能继续下去。这也比较好理解，比如有状态的distinct()去重方法，你说他能不关心其他值吗？当然不能，他必须拿到所有元素才知道当前迭代的元素是否被重复。

结束操作可以分为短路与非短路操作，这个应该很好理解，短路是指遇到某些符合条件的元素就可以得到最终结果；而非短路是指必须处理所有元素才能得到最终结果。

之所以要进行如此精细的划分，是因为底层对每一种情况的处理方式不同。

Stream结构分析

让我们先简单看看下面一段代码：

        List<String> list = new ArrayList<>();

        // 获取stream1
        Stream<String> stream1 = list.stream();

        // stream1通过filter后得到stream2
        Stream<String> stream2 = stream1.filter("lige"::equals);

        // stream1与stream2是同一个对象吗？
        System.out.println("stream1.equals(stream2) = " + stream1.equals(stream2));
        System.out.println("stream1.classTypeName = " + stream1.getClass().getTypeName());
        System.out.println("stream2.classTypeName = " + stream2.getClass().getTypeName());

        // 结果
        // stream1.equals(stream2) = false
        // stream1.classTypeName = java.util.stream.ReferencePipeline$Head
        // stream1.classTypeName = java.util.stream.ReferencePipeline$2

很明显，stream1与stream2不是同一个对象，并且他们不是同一个实现类。stream1的实现类为ReferencePipeline$Head，而stream2的实现类为一个匿名内部类，让我们进步一分析其源码，所谓源码之下，无所遁形。

让我们再看看stream2：

通过分析我们可以发现，stream2的实现类是StatelessOp，所以就形成了这样一个结构。

每一次中间操作都会生成一个新的Stream，如果是无状态操作则实现类是StatelessOp，如果是有状态操作则实现类是StatefulOp。

让我们再来看一下他们之间的继承关系。

再聊核心Sink

实际上Stream API内部实现的的本质，就是如何重载Sink的这四个接口方法。

我还是从一个示例开始：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("zhangsan");
list.add("ligeligeligeligeligeligeligeligeligelige");
list.add("lisilisilisilisilisilisilisilisi");
list.add("wangwu");
list.add("ligejishuligejishuligejishuligejishuligejishuligejishuligejishu");

List<String> resultList = list.stream()
        .filter(it -> it.contains("li"))// 1. 只要包含li的数据
        .filter(it -> it.contains("lige"))// 2. 只要包含lige的数据
        .map(String::toUpperCase)// 3. 对符合的数据作进一步加工，转换大写
        .map(String::toLowerCase)// 4. 对符合的数据作进一步加工，转换小写
        .collect(Collectors.toList());

resultList.forEach(System.out::println);

不管是filter方法，还是map方法，还是其他的方法，我们进入到源码层面，返回了一个StatelessOp对象或StatefulOp对象。

所以便产生了这样一个结构:

但是和Sink有什么关系呢？我们再反过来看filter或者map源码：

直接返回一个匿名StatelessOp对象，实现opWrapSink方法，opWrapSink方法是传入一个sink对象，返回另一个sink对象。而新的sink对象拥有传入sink对象的引用。

但是，这个代码有什么用？什么时候触发的呢？

别着急，让我们从collect(Collectors.toList())方法开始一步一步深入研究。

这里我们需要知道传入xx方法的终端对象是ReduceOp，并且这个ReduceOp对象在makeSink的时候返回了一个匿名内部类ReducingSink对象。

这里的makeSink我们提到过，返回一个匿名内部类ReducingSink对象。