Java如何实现一个简化版的Stream框架
作者:程序员Hank
这篇文章主要为大家详细介绍了一个简化版的 Stream 实现,展示了如何通过延迟执行来处理数据流,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一学习一下
Java 的 Stream API 中,延迟执行(Lazy Evaluation)的核心在于中间操作不会立即执行,而是在遇到终端操作时,整个操作链才会执行。这种机制通过将中间操作记录为一系列的操作步骤,只有在需要结果时,才将这些操作应用于数据源。
可以通过记录操作链的思想来模拟 Stream 的延迟执行机制。简单来说,我们可以实现一个自定义的类来存储这些操作,并在遇到终端操作时一次性执行。
下面是一个简化版的 Stream 实现,展示了如何通过延迟执行来处理数据流。
简单实现的延迟执行 Stream 类
import java.util.*;
import java.util.function.Function;
import java.util.function.Predicate;
public class SimpleStream<T> {
private final List<T> source; // 原始数据
private final List<Function<List<T>, List<T>>> operations = new ArrayList<>(); // 用于存储操作链
public SimpleStream(List<T> source) {
this.source = source;
}
// 中间操作:filter
public SimpleStream<T> filter(Predicate<T> predicate) {
operations.add(list -> {
List<T> result = new ArrayList<>();
for (T item : list) {
if (predicate.test(item)) {
result.add(item);
}
}
return result;
});
return this;
}
// 中间操作:map
public <R> SimpleStream<R> map(Function<T, R> mapper) {
// 通过 Function 将当前 SimpleStream 转换为新类型的 SimpleStream
SimpleStream<R> newStream = new SimpleStream<>(null);
operations.add(list -> {
List<R> result = new ArrayList<>();
for (T item : list) {
result.add(mapper.apply(item));
}
return result;
});
newStream.operations.addAll(this.operations); // 继承父级操作链
return newStream;
}
// 终端操作:forEach,触发延迟执行
public void forEach(java.util.function.Consumer<T> consumer) {
List<T> result = applyOperations(source); // 在终端操作时应用所有中间操作
for (T item : result) {
consumer.accept(item);
}
}
// 终端操作:collect
public List<T> collect() {
return applyOperations(source); // 在终端操作时应用所有中间操作
}
// 应用所有操作
private List<T> applyOperations(List<T> input) {
List<T> result = input;
for (Function<List<T>, List<T>> operation : operations) {
result = operation.apply(result); // 按顺序应用所有的操作
}
return result;
}
// 工厂方法:创建 SimpleStream
public static <T> SimpleStream<T> of(List<T> source) {
return new SimpleStream<>(source);
}
public static void main(String[] args) {
// 示例使用
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
SimpleStream.of(numbers)
.filter(x -> x > 2) // 延迟执行的过滤操作
.map(x -> x * 2) // 延迟执行的映射操作
.forEach(System.out::println); // 终端操作触发执行
}
}
代码说明
- 源数据:
source存储原始的数据列表,延迟执行的所有操作都基于该列表。 - 操作链:
operations是一个List<Function<List<T>, List<T>>>,用于存储中间操作。每个中间操作被表示为一个函数,该函数接收并返回一个列表。 - 中间操作(filter 和 map):这些操作不会立即执行,而是将对应的操作逻辑以函数形式存储在
operations中。filter和map分别通过谓词和映射函数操作数据。 - 终端操作(forEach 和 collect):终端操作会触发数据流的执行,在这时,所有的中间操作被按顺序应用到原始数据上。
applyOperations()方法负责遍历operations,依次执行操作链上的每一个操作。 - 示例:在
main()方法中,链式调用filter和map操作,最后通过forEach触发计算并打印出结果。
运行结果
6
8
10
总结
- 延迟执行的核心思想是将中间操作的逻辑存储起来,而不立即对数据进行处理。只有在终端操作(如
forEach、collect)被调用时,才会真正执行操作链中的所有步骤。 - 在这个简单的实现中,每个中间操作都存储为一个函数(
Function<List<T>, List<T>>),在终端操作时依次应用这些函数。
这个实现展示了如何通过存储操作链并延迟执行来实现类似 Stream 的处理方式。
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