1. 概述
Java Stream API提供了一种替代Java Collection的高效方法来呈现或处理结果集。但是，决定何时使用哪一个是一个常见的难题。
在本文中，我们将探讨Stream和Collection，并讨论适合它们各自用途的各种场景。
2. Collection与Stream
Java Collection通过提供List、Set和Map等数据结构来提供存储和处理数据的有效机制。
但是，Stream API对于在不需要中间存储的情况下对数据执行各种操作非常有用。因此，Stream的工作方式类似于直接从底层存储(如集合和I/O资源)访问数据。
此外，集合主要关注提供对数据的访问和修改数据的方法。另一方面，流关注的是高效地传输数据。
尽管Java允许从Collection到Stream的轻松转换，反之亦然，但了解哪种是呈现/处理结果集的最佳机制还是很方便的。
例如，我们可以使用stream和parallelStream方法将Collection转换为Stream：
public Stream<String> userNames() {
ArrayList<String> userNameSource = new ArrayList<>();
userNameSource.add("john");
userNameSource.add("smith");
userNameSource.add("tom");
return userNames.stream();
}
同样，我们可以使用Stream API的collect方法将Stream转换为Collection：
public List<String> userNameList() {
return userNames().collect(Collectors.toList());
}
在这里，我们使用Collectors.toList()方法将Stream转换为List。同样，我们可以将Stream转换为Set或Map：
public static Set<String> userNameSet() {
return userNames().collect(Collectors.toSet());
}
public static Map<String, String> userNameMap() {
return userNames().collect(Collectors.toMap(u1 -> u1.toString(), u1 -> u1.toString()));
}
3. 什么时候返回流？
3.1 物化成本高
Stream API提供延迟执行和移动中的结果过滤，这是降低物化成本的最有效方法。
例如，Java NIO Files类中的readAllLines方法呈现文件的所有行，为此JVM必须将整个文件内容保存在内存中。因此，此方法在返回行列表时具有很高的具体化成本。
但是，Files类还提供了返回Stream的lines方法，我们可以使用它来呈现所有行，甚至可以使用limit方法更好地限制结果集的大小-两者都具有延迟执行：
Files.lines(path).limit(10).collect(toList());
此外，Stream不会执行中间操作，直到我们对其调用诸如forEach之类的终端操作：
userNames().filter(i -> i.length() >= 4).forEach(System.out::println);
因此，Stream避免了与过早实现相关的成本。
3.2 大或无限结果
Stream旨在获得更大或无限结果的更好性能。因此，在这种用例中使用Stream始终是一个好主意。
此外，在无限结果的情况下，我们通常不会处理整个结果集。因此，事实证明，Stream API的内置功能(如filter和limit)在处理所需结果集时非常方便，使Stream成为更可取的选择。
3.3 灵活性
流非常灵活，允许以任何形式或顺序处理结果。
当我们不想向使用者强制执行一致的结果集时，Stream是一个显而易见的选择。此外，当我们想要为使用者提供急需的灵活性时，Stream是一个不错的选择。
例如，我们可以使用Stream API上可用的各种操作来过滤/排序/限制结果：
public static Stream<String> filterUserNames() {
return userNames().filter(i -> i.length() >= 4);
}
public static Stream<String> sortUserNames() {
return userNames().sorted();
}
public static Stream<String> limitUserNames() {
return userNames().limit(3);
}
3.4 函数式行为
Stream是函数式的。当以不同方式处理时，它不允许对源进行任何修改。因此，呈现不可变结果集是首选。
例如，让我们过滤并限制从主Stream接收到的一组结果：
userNames().filter(i -> i.length() >= 4).limit(3).forEach(System.out::println);
在这里，对Stream的filter和limit等操作每次都会返回一个新的Stream，并且不会修改userNames方法提供的源Stream。
4. 什么时候返回集合？
4.1. 物化成本低
在渲染或处理涉及低物化成本的结果时，我们可以选择集合而不是流。
换句话说，Java通过在开始时计算所有元素来急切地构造一个Collection。因此，具有大结果集的Collection会给物化中的堆内存带来很大压力。
因此，我们应该考虑使用Collection来呈现一个结果集，该结果集不会为其物化对堆内存造成太大压力。
4.2 固定格式
我们可以使用Collection为用户强制执行一致的结果集。例如，像TreeSet和TreeMap这样的Collection返回自然排序的结果。
换句话说，通过使用Collection，我们可以确保每个使用者以相同的顺序接收和处理相同的结果集。
4.3 可重复使用的结果
当结果以集合的形式返回时，它可以很容易地被多次遍历。但是，Stream一旦被遍历就被视为已消耗，并且在重用时抛出IllegalStateException：
public static void tryStreamTraversal() {
Stream<String> userNameStream = userNames();
userNameStream.forEach(System.out::println);
try {
userNameStream.forEach(System.out::println);
} catch(IllegalStateException e) {
System.out.println("stream has already been operated upon or closed");
}
}
因此，当使用者显然会多次遍历结果时，返回Collection是更好的选择。
4.4 修改
与Stream不同，集合允许修改元素，例如从结果源中添加或删除元素。因此，我们可以考虑使用集合返回结果集以允许使用者修改。
例如，我们可以使用add/remove方法修改ArrayList：
userNameList().add("bob");
userNameList().add("pepper");
userNameList().remove(2);
同样，像put和remove这样的方法允许在Map上进行修改：
Map<String, String> userNameMap = userNameMap();
userNameMap.put("bob", "bob");
userNameMap.remove("alfred");
4.5 内存中结果
此外，当集合形式的具体化结果已存在于内存中时，使用集合是一个显而易见的选择。
5. 总结
在本文中，我们比较了Stream与Collection，并研究了适合它们的各种场景。
我们可以得出总结，Stream是呈现大型或无限结果集的理想选择，具有延迟初始化、急需的灵活性和函数式行为等优点。
但是，当我们需要一致形式的结果时，或者当涉及低具体化时，我们应该选择Collection而不是Stream。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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