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 ステートメントに似た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てみましょう。

SELECT max(salary), employee_id, employee_name FROM Employee

上記の SQL 式は、開発者側で計算を行わずに、最大給与従業員の詳細を自動的に返します。 Java でコレクションフレームワークを使用すると、開発者はループを使用してチェックを繰り返す必要があります。もう 1 つの懸念事項は効率です。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 ではストリームの概念が導入されました。これにより、開発者はデータを宣言的に処理し、特定のコードを記述する必要なくマルチコアアーキテクチャを活用できます。

ストリームとは?

Stream は、集計操作をサポートするソースからの一連のオブジェクトを表します。以下はストリームの特徴です −

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連続して提供します。ストリームは、必要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 − ストリームは、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、その機能は入力を取得して処理し、出力をターゲットに返すことです。 collect() メソッドは、ストリームの終了をマークするためにパイプライン操作の最後に通常存在する端末操作です。

自動反復 − ストリーム操作は、明示的な反復が必要なコレクションとは対照的に、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。

ストリームの生成

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。

ストリーム() − コレクションをソースとしてシーケンシャル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」を提供しました。次のコードセグメントは、forEach を使用して 10 個の乱数を出力する方法を示しています。

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

地図

「map」メソッドは、各要素を対応する結果にマップ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字の二乗を出力します。

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());

フィルター

「フィルター」メソッドは、基準に基づいて要素を除外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();

制限

「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、limit を使用して 10 個の乱数を出力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

ストリームをソートするには、「sorted」メソッドが使用されます。次のコードセグメントは、10 個の乱数を並べ替えた順序で出力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、並列処理のため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();

シーケンシャルストリームとパラレルストリームの切り替えは非常に簡単です。

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の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、ストリーム処理が行われているとき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

たとえば、C:\> JAVA.

などで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

ライブデモ

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

javac を使用してクラスをコンパイルします次のようにコンパイラ-

C:\JAVA>javac Java8Tester.java

次のように Java8Tester を実行します −

C:\JAVA>java Java8Tester

次の結果が生成されるはずです-

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

Java 8 - デフォルトのメソッド Java 8 - オプションのクラス

Java