Java中l(wèi)ist.foreach()和list.stream().foreach()用法詳解
前言
典故來源于項(xiàng)目中使用了兩種方式的foreach，后面嘗試體驗(yàn)下有何區(qū)別！
先看代碼示例：
使用List的forEach：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = Arrays.asList("One", "Two", "Three", "Four", "Five");
// 使用List的forEach
data.forEach(element -> {
System.out.println("Element: " + element);
});
}
}
使用Stream API的forEach：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = Arrays.asList("One", "Two", "Three", "Four", "Five");
// 使用Stream API的forEach
data.stream().forEach(element -> {
System.out.println("Element: " + element);
});
}
}
兩者輸出結(jié)果都為如下：
既然兩個(gè)都輸出差不多的結(jié)果，但兩者還是稍微有些小區(qū)別，具體看下文！
1. 基本知識(shí)
forEach()是List接口的一部分，用于對(duì)列表中的每個(gè)元素執(zhí)行給定的操作。與Stream API的 forEach 不同，list的 forEach 不支持并行處理，因此它在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)可能不如Stream API高效。
適用于簡單的迭代和操作，不需要復(fù)雜的流處理。stream().forEach()是Stream API的一部分，用于對(duì)流中的每個(gè)元素執(zhí)行給定的操作。使用Stream API的 forEach 允許進(jìn)行更多的操作，例如過濾、映射等，因?yàn)槟憧梢栽诹魃湘準(zhǔn)秸{(diào)用其他方法。
Stream API提供了更多的靈活性和功能，適用于處理大量數(shù)據(jù)或進(jìn)行復(fù)雜的操作。
兩者更多的區(qū)別可看下表：
| 代碼塊 | 概念 | 作用 | 差異之處 | 適用場景 |
|---|---|---|---|---|
list.foreach() | List接口中的方法，用于對(duì)列表中的每個(gè)元素執(zhí)行給定的操作 | 1.通過 forEach()，可以對(duì)列表中的每個(gè)元素進(jìn)行遍歷，并在每個(gè)元素上執(zhí)行指定的操作。2.主要用于簡單的迭代和操作，適用于不需要復(fù)雜流處理的場景。 | 1.并行處理： List的 forEach 不支持并行處理，因此在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)可能不如Stream API高效。Stream API的并行處理機(jī)制可以更好地利用多核處理器的性能。 2.功能限制： List的 forEach 主要用于簡單的迭代操作，而沒有提供像Stream API那樣的豐富中間操作和終端操作，限制了其在復(fù)雜數(shù)據(jù)處理場景中的應(yīng)用。 | 適用于簡單的遍歷和操作，例如對(duì)列表中的元素進(jìn)行打印、計(jì)算簡單統(tǒng)計(jì)量等。 不適用于需要復(fù)雜處理邏輯的情況。 |
stream().foreach() | Java 8引入的Stream API中的方法，用于對(duì)流中的每個(gè)元素執(zhí)行給定的操作。 | 1.通過 forEach()，可以對(duì)流中的每個(gè)元素進(jìn)行遍歷，并在每個(gè)元素上執(zhí)行指定的操作。2.Stream API提供了一種更為函數(shù)式的方式來處理數(shù)據(jù)，允許鏈?zhǔn)秸{(diào)用其他方法，如過濾、映射、排序等。 | 1.鏈?zhǔn)秸{(diào)用： 使用Stream API的 forEach 允許在流上進(jìn)行鏈?zhǔn)秸{(diào)用其他方法，使得可以進(jìn)行更多的操作。這種鏈?zhǔn)秸{(diào)用是函數(shù)式編程的一種特征，使代碼更為靈活和表達(dá)性強(qiáng)。 2.功能豐富： Stream API提供了更多的中間操作和終端操作，例如 map、filter、reduce 等，這些操作可以組合使用，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理邏輯。 | 適用于處理大量數(shù)據(jù)或進(jìn)行復(fù)雜的操作，例如對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、過濾、聚合等。 Stream API的并行處理機(jī)制也使得在多核處理器上能夠更高效地處理大規(guī)模數(shù)據(jù)。 |
總結(jié)：
2. 差異之處
此處的差異之處主要講解stream().foreach() 比 list.foreach()多的點(diǎn)
2.1 執(zhí)行順序
stream流中如果結(jié)合parallelStream()，會(huì)有不一樣的特性！
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = Arrays.asList("One", "Two", "Three", "Four", "Five");
// 使用Stream API中的parallelStream forEach
data.parallelStream().forEach(element -> {
System.out.println("Element: " + element);
});
}
}
截圖如下：
在使用 parallelStream() 進(jìn)行并行處理時(shí)，元素的處理順序可能不會(huì)按照原始列表中的順序輸出。
并行流會(huì)將數(shù)據(jù)分成多個(gè)塊，然后并行處理這些塊，最后將結(jié)果合并。
因此，并行處理的結(jié)果可能在不同的塊之間交錯(cuò)，導(dǎo)致輸出的順序不再按照原始列表的順序。
想要保持順序，可以使用 forEachOrdered() 方法，它會(huì)保證按照流的遍歷順序輸出結(jié)果（并行流的情況下保持元素的遍歷順序，但可能會(huì)犧牲一些并行處理的性能優(yōu)勢）。示例如下：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = Arrays.asList("One", "Two", "Three", "Four", "Five");
// 使用Stream API的parallelStream().forEachOrdered
data.parallelStream().forEachOrdered(element -> {
System.out.println("Element: " + element);
});
}
}
截圖如下：
2.2 串行并行
對(duì)應(yīng)上章節(jié)繼續(xù)科普parallelStream()，一般來說并行的輸出速度比較快，用于對(duì)順序輸出不講究，但是大量的數(shù)據(jù)處理可以用這個(gè)！
對(duì)于少量的數(shù)據(jù)來說，效果不明顯，甚至?xí)哂?code>list.foreach()，所以根據(jù)情況而來，一般數(shù)據(jù)處理多，可以應(yīng)用parallelStream()
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i <= 1000000; i++) {
numbers.add(i);
}
// 使用 Stream.forEach 進(jìn)行并行處理
long startTime = System.currentTimeMillis();
numbers.parallelStream().forEach(element -> {
// 模擬一些耗時(shí)的操作
Math.pow(element, 2);
});
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Time taken with Stream.forEach (parallel): " + (endTime - startTime) + " ms");
}
}
截圖如下所示：
原本以為使用list.foreach()，時(shí)間會(huì)更長，反而時(shí)間更短：
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i <= 1000000; i++) {
numbers.add(i);
}
// 使用 List.forEach 進(jìn)行串行處理
long startTime = System.currentTimeMillis();
numbers.forEach(element -> {
// 模擬一些耗時(shí)的操作
Math.pow(element, 2);
});
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Time taken with List.forEach (sequential): " + (endTime - startTime) + " ms");
}
}
截圖如下：
可能是由于數(shù)據(jù)規(guī)模較小、并行處理帶來的額外開銷以及模擬的耗時(shí)操作較短，導(dǎo)致并行流的性能沒有得到有效提升。
并行處理的優(yōu)勢在于處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)更為顯著。
2.3 復(fù)雜數(shù)據(jù)處理
Stream API提供了豐富的中間操作和終端操作，使得能夠進(jìn)行更復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。
下面舉例說明 filter()、map()、reduce() 這幾個(gè)常用的操作方法。
filter()用于對(duì)流中的元素進(jìn)行過濾，只保留滿足某個(gè)條件的元素：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = Arrays.asList("One", "Two", "Three", "Four", "Five");
// 過濾出長度大于3的元素
List<String> filteredList = data.stream()
.filter(element -> element.length() > 3)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println("Filtered List: " + filteredList);
}
}
截圖如下：
map()用于對(duì)流中的每個(gè)元素進(jìn)行映射轉(zhuǎn)換，生成一個(gè)新的流：
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = Arrays.asList("One", "Two", "Three", "Four", "Five");
// 將每個(gè)元素轉(zhuǎn)換為大寫
List<String> uppercasedList = data.stream()
.map(String::toUpperCase)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println("Uppercased List: " + uppercasedList);
}
}
截圖如下：
reduce()用于將流中的元素逐個(gè)進(jìn)行操作，最終得到一個(gè)結(jié)果
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Optional;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
// 對(duì)所有元素求和
Optional<Integer> sum = numbers.stream()
.reduce((x, y) -> x + y);
sum.ifPresent(result -> System.out.println("Sum: " + result));
}
}
使用 Optional<Integer> 主要是為了處理可能沒有元素的情況，避免返回 null。
考慮到 numbers 可能為空，如果直接使用 reduce((x, y) -> x + y)，當(dāng) numbers 為空時(shí)，會(huì)得到 null，而這可能導(dǎo)致空指針異常。
截圖如下：
拓展1
對(duì)于上述代碼中，都有使用到Collectors.toList()
Collectors.toList()是Collectors 工具類提供的一個(gè)靜態(tài)方法，它用于將流中的元素收集到一個(gè) List 集合中。
在Stream API中，對(duì)流進(jìn)行一系列的操作后，通常會(huì)希望將結(jié)果收集到一個(gè)集合中，以便后續(xù)的操作或輸出。在實(shí)際應(yīng)用中，還可以使用其他的 Collectors 方法，如
toSet()、toMap()等，以便根據(jù)需求將元素收集到不同的集合類型中。
拓展2
對(duì)于上述reduce中，使用到了Optional 類
Optional 是Java 8引入的一個(gè)類，用于處理可能為null的值。
它的設(shè)計(jì)目的是避免使用null，減少空指針異常的發(fā)生，并提供更安全、清晰的代碼。
在上述代碼中，通過使用 Optional<Integer>，可以更安全地處理可能為空的情況。如果 numbers 為空，reduce 操作的結(jié)果將是 Optional.empty()，而不是 null。
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Optional;
public class ReduceWithOptionalExample {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
// 使用Optional處理可能為空的情況
Optional<Integer> sum = numbers.stream()
.reduce((x, y) -> x + y);
// 判斷Optional是否包含值
if (sum.isPresent()) {
System.out.println("Sum: " + sum.get());
} else {
System.out.println("The list is empty.");
}
}
}
2.4 CRUD集合
當(dāng)使用 list.foreach() 或 stream().foreach() 進(jìn)行遍歷操作時(shí)，如果在遍歷過程中對(duì)集合進(jìn)行了增、刪、改的操作，可能會(huì)導(dǎo)致 ConcurrentModificationException 異常。
一、list.foreach()的增刪：
增加數(shù)據(jù)的Demo代碼：
import java.util.*;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = new ArrayList<>();
data.add("One");
data.add("Two");
data.add("Three");
// 使用 List.forEach 遍歷，并在遍歷過程中增加元素
data.forEach(element -> {
System.out.println("Element: " + element);
if (element.equals("Two")) {
data.add("Four"); // 在遍歷過程中增加元素
}
});
}
}
以及刪除數(shù)據(jù)Demo：
import java.util.*;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = new ArrayList<>();
data.add("One");
data.add("Two");
data.add("Three");
// 使用 List.forEach 遍歷，并在遍歷過程中刪除元素
data.forEach(element -> {
System.out.println("Element: " + element);
if (element.equals("Two")) {
data.remove(element); // 在遍歷過程中刪除元素，可能導(dǎo)致異常
}
});
}
}
最終的結(jié)果截圖如下：
二、list.stream().foreach()的增刪：
增加數(shù)據(jù)的Demo代碼：
import java.util.*;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = new ArrayList<>();
data.add("One");
data.add("Two");
data.add("Three");
// 使用 Stream.forEach 遍歷，并在遍歷過程中增加元素
data.stream().forEach(element -> {
System.out.println("Element: " + element);
if (element.equals("Two")) {
data.add("Four"); // 在遍歷過程中增加元素
}
});
}
}
截圖如下：
以及刪除數(shù)據(jù)Demo：
import java.util.*;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = new ArrayList<>();
data.add("One");
data.add("Two");
data.add("Three");
// 使用 Stream.forEach 遍歷，并在遍歷過程中刪除元素
data.stream().forEach(element -> {
System.out.println("Element: " + element);
if (element.equals("Two")) {
data.remove(element); // 在遍歷過程中刪除元素，可能導(dǎo)致異常
}
});
}
}
截圖如下:
通過上述四個(gè)程序的執(zhí)行結(jié)果，可以得到什么體會(huì)呢？？？
stream().foreach()在操作集合的CRUD的時(shí)候，執(zhí)行錯(cuò)誤之后，還是會(huì)迭代整個(gè)列表，才看到異常這也證明
stream().foreach()為并行執(zhí)行處理數(shù)據(jù)，而不是串行那有辦法解決這種異常的情況么，又能對(duì)集合進(jìn)行CRUD！（答案是有的，可看如下正文）
2.5 迭代器
通過上述的閱讀，急需需要一個(gè)對(duì)集合的CRUD做一個(gè)安全性的迭代！
于是有了如下的解決方式：
import java.util.*;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = new ArrayList<>();
data.add("One");
data.add("Two");
data.add("Three");
// 使用迭代器遍歷，并在條件滿足時(shí)刪除元素
Iterator<String> iterator = data.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String element = iterator.next();
System.out.println("Element: " + element);
if (element.equals("Two")) {
iterator.remove(); // 嘗試在不支持結(jié)構(gòu)性修改的列表上進(jìn)行刪除操作，拋出異常
}
}
System.out.println("Modified List: " + data);
}
}
截圖如下：
3. 總結(jié)
總結(jié)起來，對(duì)于上面的代碼學(xué)習(xí)，主要涉及了兩種遍歷集合的方式：List.forEach() 和 List.stream().forEach()。下面對(duì)這兩種方式的區(qū)別進(jìn)行總結(jié)：
List.forEach() 方法：
遍歷是在當(dāng)前線程中按順序執(zhí)行的，對(duì)集合元素的操作是同步的。
適用于簡單的、順序執(zhí)行的遍歷操作。
不支持并行操作，不保證源數(shù)據(jù)的順序。
List.stream().forEach() 方法：
可以利用并行流進(jìn)行多線程處理，提高遍歷效率，不保證源數(shù)據(jù)的順序。
適用于更復(fù)雜的、并行處理的遍歷操作，可以配合 Stream 的其他操作進(jìn)行更靈活的數(shù)據(jù)處理。
4. 彩蛋
對(duì)于上述中的代碼，有一個(gè)需要注意的點(diǎn)：
不管是list.foreach()還是list.stream().foreach()，集合的CRUD都會(huì)出現(xiàn)會(huì)爆：Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException的錯(cuò)誤，舉一個(gè)例子。
import java.util.*;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
List<String> data = Arrays.asList("One", "Two", "Three");
// 使用 List.forEach 遍歷，并在遍歷過程中刪除元素
data.forEach(element -> {
System.out.println("Element: " + element);
if (element.equals("Two")) {
data.remove(element); // 在遍歷過程中刪除元素，可能導(dǎo)致異常
}
});
}
}
截圖如下：
主要的原因在于：
Arrays.asList("One", "Two", "Three", "Four", "Five") 創(chuàng)建的列表是由數(shù)組支持的固定大小的列表。
這意味著該列表不支持結(jié)構(gòu)性修改操作（如添加、刪除），并且會(huì)在嘗試進(jìn)行這些操作時(shí)拋出UnsupportedOperationException 異常。
到此這篇關(guān)于Java中l(wèi)ist.foreach()和list.stream().foreach()用法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java中l(wèi)ist.foreach()和list.stream().foreach()內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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