Ленивость стримов

В прошлом уроке конвейер заканчивался сборщиком toList(). Давайте уберём сборщик и посмотрим, что сделает лента. Карточка для станции filter будет печатать каждое слово, прежде чем его проверить:

import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> words = List.of("cat", "ox");
        words.stream().filter(w -> {
            System.out.println("check " + w);
            return w.length() > 2;
        });
        System.out.println("finished"); // finished
    }
}

Программа печатает только finished. Строк check cat и check ox нет: лямбда в filter не выполнилась ни разу.

Без сборщика лента стоит

В этом главное отличие стрима от цикла. Цикл for выполняет тело сразу. А filter и map с элементами ничего не делают: они только вручают станциям карточки и возвращают новый стрим.

Лента трогается, только когда в конце встаёт сборщик — терминальная операция. Промежуточные операции, такие как filter и map, называют ленивыми: работа откладывается до момента, когда понадобится результат. Нет терминальной операции — нет и работы.

Что выполнится в стриме без терминальной операции — частый вопрос на собеседовании. Ответ: ничего.

Элементы едут по одному

Хорошо, сборщик на месте. В каком порядке тогда работают станции? Можно подумать, что сначала filter проверяет все элементы, а потом map обрабатывает всех, кто прошёл. На деле каждый элемент проезжает всю ленту, и только потом на неё встаёт следующий.

В виджете две карточки: isLong для станции filter и up для станции map, и каждая печатает, что делает. Рамка isLong.test — это тело лямбды isLong, которое стрим вызывает через метод test, а рамка up.apply — тело лямбды up. Между Main.main и этими рамками на самом деле работают методы самого стрима, но виджет их не показывает. Нажимайте «Следующий шаг» и следите за порядком строк в выводе.

Посмотрите на вывод. built напечаталось раньше всего, хотя filter и map стоят в программе выше. cat проехал обе станции до того, как ox встал на ленту, а ox до map не доехал вовсе.

Такой порядок даёт стриму две выгоды. Ему не нужны промежуточные списки: каждый элемент сразу едет дальше. А операция, которой хватает первого подходящего элемента, может остановить ленту и не трогать остальные.

Здесь картинка с конвейером неточна. По настоящей ленте едет сразу много коробок, одна за другой. В стриме на ленте в каждый момент только один элемент: следующий встаёт на неё, когда предыдущий доехал до конца или сошёл с ленты.

Частая ошибка

Стрим сохранили в переменную и запустили дважды:

var s = words.stream().filter(w -> w.length() > 2);
System.out.println(s.count()); // 1
System.out.println(s.toList()); // ✗

Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: stream has already been operated upon or closed

Первая печать выводит 1, а на второй терминальной операции программа падает. Стрим одноразовый: после сборщика лента разобрана, и второй раз её не запустить. Если нужен ещё один результат, постройте новый стрим: words.stream() можно вызывать сколько угодно раз.

Главное

• Промежуточные операции только строят конвейер: без терминальной операции ни одна лямбда не выполнится.
• Каждый элемент проходит все станции подряд, и только потом стрим берёт следующий.
• Элемент, который не прошёл filter, до следующих станций не доезжает.
• Стрим одноразовый: вторая терминальная операция бросает IllegalStateException.