Streamy a lambda výrazy
Lambda výrazy
Anonymní metody, umožňují elegantní zápis pomocí symbolu šipky.
• i → i + 1
◦ inkrementuj číselní hodnotu
• (Person p) → (p.getAge() >= 18)
◦ vrať true, je-li osoba dospělá
• levá část obsahuje vstupní parametry
• pravá část použití a návratovou hodnotu
• dříve realizováno pomocí rozhraní s jednou metodou
Kolekce typu Stream
Proud (java.util.stream.Stream) je homogenní lineární struktura prvků (např. seznam).
• hodí se pro snadné řetězení více operací
• existují 2 typy operací:
◦ intermediate operations ("přechodné") — transformuje proud do dalšího proudu
◦ terminal operation ("terminální", "koncová") — vyprodukuje výsledek nebo má vedlejší
účinek
• jedná se o "lazy collections" — prvky se vyhodnotí, až když se zavolá terminální operace a
použije se její výsledek
Neplést jsi se vstupně/výstupními proudy (java.io.InputStream/OutputStream)
Příklad
List list = List.of("MUNI", "VUT", "X");
int count = list.stream()
.filter(s -> s.length() > 1)
.mapToInt(s -> s.length())
.sum();
// count is 7
1
• kolekci tranformujeme na proud
• použijeme pouze řetězce větší než 1
• transformujeme řetězec na přirozené číslo (délka řetězce)
• zavoláme terminální operaci, která čísla sečte
Vytvoření Stream
Stream obvykle vytváříme z prvků kolekce, pole, nebo vyjmenováním.
Stream stringStream;
List names = new ArrayList<>();
stringStream = names.stream();
String[] names = new String[] { "A", "B" };
stringStream = Stream.of(names);
stringStream = Stream.of("C", "D", "E");
Odkazy na metody
Lambda výraz, který pouze volá metodu, se dá zkrátit vytvořením odkazu na (danou) metodu.
• Zjištění délky řetězce s → s.length():
String::length
• Vypsání prvků s → System.out.println(s):
System.out::println
Příklad použití Stream
List names = ...
names.stream()
.map(String::toUpperCase)
.forEach(System.out::println);
1. nejdříve vytvoří ze seznamu proud
2. pak každý řetězec převede pomocí toUpperCase (průběžná operace)
3. na závěr každý takto převedený řetězec vypíše (terminální operace)
2
Odpovídá sekvenční iteraci:
for(String name : names) {
System.out.println(name.toUpperCase());
}
Přechodné metody třídy Stream I
Přechodné metody vrací proud, na který aplikují omezení:
• Stream distinct()
◦ bez duplicit (podle equals)
• Stream limit(long maxSize)
◦ proud obsahuje maximálně maxSize prvků
• Stream skip(long n)
◦ zahodí prvních n prvků
• Stream sorted()
◦ uspořádá podle přirozeného uspořádání
Přechodné metody třídy Stream II
• Stream filter(Predicate predicate)
◦ Predicate = lambda výraz s jedním parametrem, vrací booolean
◦ zahodí prvky, které nesplňují predicate
• Stream map(Function mapper)
◦ mapper je funkce, která bere prvky typu T a vrací prvky typu R
◦ může vracet stejný typ, např. map(String::toUpperCase)
• existují mapovací funkce mapToInt, mapToLong, mapToDouble
◦ vracejí speciální IntStream, ..
◦ obsahuje další funkce — např. average()
Terminální metody třídy Stream I
Terminální anebo ukončovací metody.
• long count()
◦ vrací počet prvků proudu
• boolean allMatch(Predicate predicate)
3
◦ vrací true, když všechny prvky splňují daný predikát
• boolean anyMatch(Predicate predicate)
◦ vrací true, když alespoň jeden prvek splňuje daný predikát
• void forEach(Consumer action)
◦ aplikuje action na každý prvek proudu
◦ např. forEach(System.out::println)
Terminální metody třídy Stream II
• A[] toArray(IntFunction generator)
◦ vytvoří pole daného typu a naplní jej prvky z proudu
◦ String[] stringArray = streamString.toArray(String[]::new);
• R collect(Collector collector)
◦ vytvoří kolekci daného typu a naplní jej prvky z proudu
◦ Collectors je třída obsahující pouze statické metody
◦ použití:
stream.collect(Collectors.toList());
stream.collect(Collectors.toCollection(TreeSet::new));
Příklad
int[] numbers = IntStream.range(0, 10) // 0 to 9
.skip(2) // omit first 2 elements
.limit(5) // take only first 5
.map(x -> 2 * x) // double the values
.toArray(); // make an array [4, 6, 8, 10, 12]
List newList = list.stream()
.distinct() // unique values
.sorted() // ascending order
.collect(Collectors.toList());
Set set = Stream.of("an", "a", "the")
.filter(s -> s.startsWith("a"))
.collect(Collectors.toCollection(TreeSet::new));
// [a, an]
4
Možný výsledek Optional
• Optional findFirst()
◦ vrátí první prvek
• Optional findAny()
◦ vrátí nějaký prvek
• Optional max/min(Comparator comparator)
◦ vrátí maximální/minimální prvek
V jazyce Haskell má Optional název Maybe.
Použití Optional
Optional má metody:
• boolean isPresent() — true, jestli obsahuje hodnotu
• T get() — vrátí hodnotu, jestli neexistuje, vyhodí výjimku
• T orElse(T other) — jestli hodnota neexistuje, vrátí other
int result = List.of(1, 2, 3)
.stream()
.filter(num -> num > 4)
.findAny()
.orElse(0);
// result is 0
Paralelní a sekvenční proud
List integerList = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
integerList.parallelStream()
.forEach(i -> System.out.print(i + " "));
// 3 5 4 2 1
List integerList = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
integerList.stream()
.forEach(i -> System.out.print(i + " "));
// 1 2 3 4 5
5
Konverze na proud — příklad I
Jak konvertovat následující kód na proud?
Set owners = new HashSet<>();
for (Car c : cars) {
owners.add(c.getOwner());
}
Hint x → x.getOwner() se dá zkrátit na Car::getOwner.
Set owners = cars.stream()
.map(Car::getOwner)
.collect(Collectors.toSet());
Konverze na proud — příklad II
Jak konvertovat následující kód na proud?
Set owners = new HashSet<>();
for (Car c : cars) {
if (c.hasExpiredTicket()) owners.add(c.getOwner());
}
Set owners =
cars.stream()
.filter(c -> c.hasExpiredTicket())
.map(Car::getOwner)
.collect(Collectors.toSet());
Funkcionální rozhraní
• Podpora v knihovnách (Java Core API)
• funkcionální rozhraní v balíku java.util.functions
• většinou jako generická (typově parametrizovaná) rozhraní, např.:
Predicate
s jednou metodou boolean test(T t)
Supplier
s jednou metodou void get(T t)
6
Consumer
s jednou metodou void accept(T t)
Dokumentace
• Benjamin Winterberg: Java 8 Stream Tutorial
• Amit Phaltankar: Understanding Java 8 Streams API
• Oracle Java Documentation: Lambda Expressions
7