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)

循环语句是循e循编程的基本组成部分。列表中的环和环每一项都有用处，读取输入，终结直到输入结束，循e循在屏幕上放置n个输入框。环和环每当看到PR中的终结代码添加了循环语句，我都怒不可遏。循e循现在我必定仔细检查代码，环和环确保循环可以终止。终结

我希望所有运行良好的循e循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，环和环所以我想告诉大家如何消除循环语句。终结

让循环语句终结的循e循关键是函数式编程。只需提供要在循环中执行的环和环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，终结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。网站模板

List<Integer> 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<Integer> 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服务器托管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<Character> {    private final InputStream is;   public InputStreamIterable(InputStreamis) {      this.is = is;   }   public Iterator<Character>iterator() {       return newIterator<Character>() {                        public boolean hasNext() {             try {               // poor mans 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。

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