3.10　使用anyMatch、allMatch与noneMatch方法

问题

用户希望确定流中是否有元素匹配 Predicate，或全部元素匹配 Predicate，或没有元素匹配 Predicate。

方案

使用 java.util.stream.Stream 接口定义的 anyMatch、allMatch 与 noneMatch 方法，每种方法返回一个布尔值。

讨论

anyMatch、allMatch 与 noneMatch 方法的签名如下：

boolean anyMatch(Predicate<? super T> predicate)
boolean allMatch(Predicate<? super T> predicate)
boolean noneMatch(Predicate<? super T> predicate)

每种方法的用途不言自明。我们以质数计算器为例进行说明。在大于或等于 2 的自然

数中，如果一个数无法被除 1 和该数自身之外的其他数整除，则这个数为质数（prime number），否则为合数（composite number）。

如例 3-51 所示，为验证某个数是否为质数，一种简单的做法是对从 2 开始到该数平方根的所有数做取模运算，然后取整。

例 3-51　质数校验

public boolean isPrime(int num) {
    int limit = (int) (Math.sqrt(num) + 1);        ➊
    return num == 2 || num > 1 && IntStream.range(2, limit)
        .noneMatch(divisor -> num % divisor == 0); ➋
}

❶ 校验上限

❷ 使用 noneMatch 方法

借由 noneMatch 方法，质数校验易如反掌。

BigInteger 类与质数

java.math.BigInteger 类定义的 isProbablePrime 方法很有意思，其签名为：

boolean isProbablePrime(int certainty)

如果 isProbablePrime 方法返回 false，则值显然为合数；如果返回 true，certainty 参数就派上用场了。

certainty 的值表示调用程序可以容忍的不确定性。如果 isProbablePrime 方法返回 true，则一个数实际为质数的概率将超过 1 - 1/2^{certainty}。因此，certainty 等于 2 意味着概率为 0.75，certainty 等于 3 意味着概率为 0.875，certainty 等于 4 意味着概率为 0.9375，等于 5 意味着概率为 0.96875，以此类推。

certainty 参数的值越大，isProbablePrime 方法的执行时间越长。

例 3-52 显示了质数校验的两种方案。

例 3-52　针对质数计算的测试

private Primes calculator = new Primes();
 
@Test ➊
public void testIsPrimeUsingAllMatch() throws Exception {
    assertTrue(IntStream.of(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19)
        .allMatch(calculator::isPrime));
}
 
@Test ➋
public void testIsPrimeWithComposites() throws Exception {
    assertFalse(Stream.of(4, 6, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20)
        .anyMatch(calculator::isPrime));
}

❶ 为简单起见，使用 allMatch 方法

❷ 使用合数进行测试

第一个测试调用已知质数流中的 allMatch 方法（参数为 Predicate），仅当所有值均为质数时返回 true。

第二个测试对一个合数集合使用 anyMatch 方法，并认定集合中的数字均不满足谓词。

anyMatch、allMatch 与 noneMatch 方法能方便地对特定条件下的值流进行校验。

不过，有一个可能引起问题的边缘条件应予注意。如例 3-53 所示，三种方法在作用于空流（empty stream）时的行为不那么直观。

例 3-53　针对空流的测试

@Test
public void emptyStreamsDanger() throws Exception {
    assertTrue(Stream.empty().allMatch(e -> false));
    assertTrue(Stream.empty().noneMatch(e -> true));
    assertFalse(Stream.empty().anyMatch(e -> true));
}

根据 Javadoc 的描述，对于 allMatch 和 noneMatch 方法，“流为空将返回 true 且不再评估谓词”，因此两种方法中的谓词可以是任何值。而对于 anyMatch 方法，流为空将返回 false，这可能导致错误诊断异常困难，所以应用时务须谨慎。

　如果流为空，无论提供的谓词是什么，allMatch 和 noneMatch 方法将返回 true，而 anyMatch 方法将返回 false。三种方法在流为空时都不会评估任何提供的谓词。

另见

有关 Predicate 接口的讨论请参见范例 2.3。