Java如何实现一个简化版的Stream框架

 更新时间:2024年10月23日 08:50:59   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。filtermap 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 filtermap 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 forEachcollect)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。

到此这篇关于Java如何实现一个简化版的Stream框架的文章就介绍到这了,更多相关Java简化Stream框架内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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