For循环和While循环之流的终结

本文转载自公众号“读芯术”(ID：AI_Discovery)

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循环语句是编程的基本组成部分。列表中的每一项都有用处，读取输入，直到输入结束，在屏幕上放置n个输入框。每当看到PR中的代码添加了循环语句，我都怒不可遏。现在我必定仔细检查代码，确保循环可以终止。

我希望所有运行良好的语句库中都看不到循环语句的踪影，但仍然有一些悄悄混进来，所以我想告诉大家如何消除循环语句。

让循环语句终结的关键是函数式编程。只需提供要在循环中执行的代码以及循环的参数(需要循环的内容)即可。我用Java作示范语言，但其实许多语言都支持这种类型的函数式编程，这种编程可以消除代码中的循环。

最简单的情况是对列表中的每个元素执行操作。

 
 
 
 
  
  
  
  List list = List.of(1, 2, 3);   
  
  
  // bare for loop.    
  
  
  for(int i : list) {   
  
  
     System.out.println("int = "+ i);   
  
  
  }// controlled for each   
  
  
  list.forEach(i -> System.out.println("int = " + i));

在这种最简单的情况下，无论哪种方法都没有太大优势。但第二种方法可以不使用bare for循环，而且语法更简洁。

我觉得forEach语句也有问题，应该只应用于副作用安全的方法。我所说的安全副作用是指不改变程序状态。上例只是记录日志，因此使用无碍。其他有关安全副作用的示例是写入文件、数据库或消息队列。

不安全的副作用会更改程序状态。下面为示例及其解决方法：

 
 
 
 
  
  
  
  // bad side-effect, the loop alters sum   
  
  
  int sum = 0;   
  
  
  for(int i : list) {   
  
  
      sum += i;   
  
  
  }   
  
  
  System.out.println("sum = " + sum);// no side-effect, sum iscalculated by loop   
  
  
  sum = list   
  
  
         .stream()   
  
  
         .mapToInt(i -> i)   
  
  
         .sum();   
  
  
  System.out.println("sum = " + sum);

另一个常见的例子:

 
 
 
 
  
  
  
  // bad side-effect, the loop alters list2   
  
  
  List list2 = new ArrayList<>();   
  
  
  for(int i : list) {   
  
  
     list2.add(i);   
  
  
  }   
  
  
  list2.forEach(i -> System.out.println("int = " + i));// no sideeffect, the second list is built by the loop   
  
  
  list2 = list   
  
  
           .stream()   
  
  
           .collect(Collectors.toList());   
  
  
  list2.forEach(i -> System.out.println("int = " + i));

当你需要处理列表项方法中的索引时就会出现问题，但可以解决，如下：

 
 
 
 
  
  
  
  // bare for loop with index:   
  
  
  for(int i = 0; i < list.size(); i++) {   
  
  
      System.out.println("item atindex "    
  
  
        + i    
  
  
        + " = "    
  
  
        + list.get(i));   
  
  
  }// controlled loop with index:   
  
  
  IntStream.range(0, list.size())   
  
  
     .forEach(i ->System.out.println("item at index "   
  
  
      + i   
  
  
      + " = "   
  
  
      + list.get(i)));

老生常谈的问题：读取文件中的每一行直到文件读取完毕如何解决?

 
 
 
 
  
  
  
  BufferedReader reader = new BufferedReader(   
  
  
         new InputStreamReader(   
  
  
        LoopElimination.class.getResourceAsStream("/testfile.txt")));   
  
  
  // while loop with clumsy looking syntax   
  
  
  String line;   
  
  
  while((line = reader.readLine()) != null) {   
  
  
     System.out.println(line);   
  
  
  }reader = new BufferedReader(   
  
  
         new InputStreamReader(   
  
  
        LoopElimination.class.getResourceAsStream("/testfile.txt")));   
  
  
  // less clumsy syntax   
  
  
  reader.lines()   
  
  
     .forEach(l ->System.out.println(l));

应对上述情况有一个非常简便的lines方法，可以返回Stream类型。但是如果一个字符一个字符地读取呢?InputStream类没有返回Stream 的方法。我们必须创建自己的Stream：

 
 
 
 
  
  
  
  InputStream is =   
  
  
     LoopElimination.class.getResourceAsStream("/testfile.txt");   
  
  
  // while loop with clumsy looking syntax   
  
  
  int c;   
  
  
  while((c = is.read()) != -1) {   
  
  
    System.out.print((char)c);   
  
  
  }   
  
  
  // But this is even uglier   
  
  
  InputStream nis =   
  
  
     LoopElimination.class.getResourceAsStream("/testfile.txt");   
  
  
  // Exception handling makes functional programming ugly   
  
  
  Stream.generate(() -> {   
  
  
     try {   
  
  
        return nis.read();   
  
  
     } catch (IOException ex) {   
  
  
        throw new RuntimeException("Errorreading from file", ex);   
  
  
     }   
  
  
  })   
  
  
   .takeWhile(ch -> ch != -1)   
  
  
   .forEach(ch ->System.out.print((char)(int)ch));

这种情况下while循环看起来更好。此外，Stream版本还使用了可以返回无限项目流的 generate函数，因此必须进一步检查以确保生成过程终止，这是由于takeWhile方法的存在。

InputStream类存在问题，因为缺少peek 方法来创建可轻松转换为Stream的Iterator。它还会抛出一个检查过的异常，这样函数式编程就会杂乱无章。在这种情况下可以使用while语句让PR通过。

为了使上述问题更简洁，可以创建一个新的IterableInputStream类型，如下：

 
 
 
 
  
  
  
  static class InputStreamIterable implements Iterable {   
  
  
    private final InputStream is;   
  
  
    public InputStreamIterable(InputStreamis) {   
  
  
      this.is = is;   
  
  
    }   
  
  
    public Iteratoriterator() {   
  
  
       return newIterator() {                 
  
  
          public boolean hasNext() {   
  
  
             try {   
  
  
               // poor man's peek:   
  
  
               is.mark(1);   
  
  
               boolean ret = is.read() !=-1;   
  
  
               is.reset();   
  
  
               return ret;   
  
  
             } catch (IOException ex) {   
  
  
               throw new RuntimeException(   
  
  
                      "Error readinginput stream", ex);   
  
  
             }   
  
  
          }   
  
  
          public Character next() {   
  
  
             try {   
  
  
               return (char)is.read();   
  
  
             } catch (IOException ex) {   
  
  
               throw new RuntimeException(   
  
  
                     "Error readinginput stream", ex);   
  
  
             }   
  
  
          }   
  
  
       };   
  
  
    }   
  
  
  }

这样就大大简化了循环问题：

 
 
 
 
  
  
  
  // use a predefined inputstream iterator:   
  
  
  InputStreamIterable it = new InputStreamIterable(   
  
  
      LoopElimination.class.getResourceAsStream("/testfile.txt"));   
  
  
  StreamSupport.stream(it.spliterator(), false)   
  
  
     .forEach(ch -> System.out.print(ch));

如果你经常遇到此类while循环，那么你可以创建并使用一个专门的Iterable类。但如果只用一次，就不必大费周章，这只是新旧Java不兼容的一个例子。

所以，下次你在代码中写for 语句或 while语句的时候，可以停下来思考一下如何用forEach 或 Stream更好地完成你的代码。

新闻名称：For循环和While循环之流的终结
网页路径：http://www.mswzjz.cn/qtweb/news26/532576.html

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