Java语言程序设计电子教案 第4章 Lambda表达式

第31次课

章节第四章、第4.1节授课题目Lambda表达式周次第13周课时安排2课时（100min）知识脉络图教学目标知识目标：（1）掌握Lambda表达式的基本概念、语法结构及其在Java8及以上版本中的地位和作用。（2）熟悉Lambda表达式在集合操作、StreamAPI数据处理、事件监听、自定义函数式接口等常见场景中的应用方法。（3）理解函数式接口的定义及其与Lambda表达式的关系，能够识别Java内置的常用函数式接口。能力目标：（1）能够使用Lambda表达式完成集合的遍历、过滤、排序、映射等常见操作，提高代码编写效率。（2）熟练结合StreamAPI与Lambda表达式实现复杂数据处理（如分组、聚合、转换等）。（3）能够利用Lambda表达式简化事件监听和自定义函数式接口的实现，并在项目中灵活运用。价值目标：（1）培养编写简洁、高可读性代码的编程习惯，提升代码维护性与团队协作效率。（2）树立函数式编程思维，增强对Java新特性和现代编程范式的接受与应用能力。（3）养成在实际开发中主动探索和应用新语法特性的意识，适应不断发展的Java技术生态。课程思政（1）通过讲解Lambda表达式的语法特点与典型应用，引导学生认识到技术选型应立足于代码可读性、可维护性与项目实际需求，避免一味追求新特性或固守旧习，培养实事求是、科学决策的编程态度。（2）结合Lambda表达式在集合、流处理和事件监听等场景中的应用过程，让学生体会到在软件开发中结构清晰、逻辑严谨和按规范实现的重要性，从而在学习与工作中养成简洁高效的编码习惯与职业素养。（3）借助不同编程范式（命令式与函数式）在实现相同功能时的对比，引导学生理解多种编程思维的兼容与融合问题，培养开放包容的技术视野和灵活应变的解决问题能力，增强适应不断变化技术生态的能力。（4）通过课堂小组协作完成Lambda表达式的综合案例，鼓励学生互帮互学、共同调试代码，形成积极的学习氛围与团队协作意识，在实践中体验高效编程与合作交流的双重价值。专创融合通过对比分析命令式编程与函数式编程在代码结构、可读性及维护成本上的差异，引导学生以创新思维思考在实际项目中如何根据业务需求灵活选择与融合编程范式；在集合操作、Stream数据处理、事件监听等实践中，鼓励学生探索利用Lambda表达式提升开发效率与代码质量的新方法，培养“扎根Java核心语法、突破传统编码思维、赋能高效可维护开发”的复合能力，为后续大型软件开发、数据处理及智能化应用项目打下坚实基础。教学重难点教学重点：Lambda表达式的基本语法结构与使用规则；Lambda表达式在集合操作、StreamAPI数据处理、事件监听及自定义函数式接口中的典型应用场景。教学难点：理解函数式接口与Lambda表达式之间的关系；掌握在不同编程范式（命令式与函数式）中选择与融合Lambda表达式的策略，以及在复杂数据处理与事件驱动编程中灵活运用Lambda表达式的技巧。教学方法讲授法、演示法、问答法、案例分析法、实操训练法、分组互助法。教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材。教学设计→互动→传授新知（70min）→过关检测（10min）→课堂小结（3min）→作业布置（1min）→教学过程教学步骤及主要教学内容设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学完成课前任务学生提前查阅Java8及以上版本中Lambda表达式的基本概念与语法结构，了解其在简化代码方面的作用。通过网络或教材查找Lambda表达式在集合操作、StreamAPI、事件监听等场景中的示例代码，并记录至少2个案例。对比传统匿名内部类与Lambda表达式的实现方式，思考二者在代码简洁性、可读性和可维护性上的差异。【学生】完成课前任务为课堂学习做好预备，激发学习兴趣，形成初步认知。互动导入（15min）传授新知（70min）【教师】带领学生回顾Java中方法和匿名内部类的使用方式，提问：1.你们在项目或练习中是否使用过匿名内部类？感觉它有哪些优缺点？2.你们是否了解Java8引入的Lambda表达式？它与匿名内部类相比有何不同？3.你们觉得在哪些场景下使用Lambda表达式会让代码更简洁？【学生】每5人一组，利用学习通APP或其他平台观看提前准备好的Lambda表达式语法讲解视频及案例PPT材料。组内成员轮流发言，结合视频内容和问题，阐述自己对Lambda表达式的理解及其可能的应用场景。【教师】参与各组讨论，及时回答学生的疑问，指导学生重点关注Lambda表达式的语法结构、参数传递方式以及在集合遍历、Stream操作、事件监听等场景中的应用要点。【学生】各小组代表简要汇报讨论结果，分享各自对Lambda表达式的理解与实际使用设想。【教师】总结学生观点，强调Lambda表达式在提升代码简洁性、可读性和开发效率方面的重要作用，指出它是Java向函数式编程演进的重要特性。导入本节课主题并板书：Lambda表达式的语法与应用【教师】讲授本章基本概念及内容一、GUI的基础知识【20分钟】1．Lambda表达式简介Lambda表达式是一种匿名函数，它可以通过更简洁的方式来表示一个方法或一个函数接口Java8及以上版本新特性的实现。Lambda表达式使得代码更加简洁，尤其在集合处理、事件监听等场景中常常被使用。Lambda表达式的基本语法格式如下：(parameters)->expression•parameters：方法参数列表（可以省略参数类型）。•->：Lambda运算符，表示“给定某些输入，产生某个输出”。•expression：表达式体，可以是一个单一表达式或者是多个语句块。（1）基本的Lambda表达式示例：publicclassLambdaExample{publicstaticvoidmain(String[]args){//使用Lambda表达式实现Runnable接口Runnabler=()->System.out.println("Hello,Lambda!");r.run();//输出：Hello,Lambda!}}（2）接受参数的Lambda表达式示例：importjava.util.function.BinaryOperator;publicclassLambdaExample1{publicstaticvoidmain(String[]args){//使用Lambda表达式实现一个加法操作BinaryOperator<Integer>add=(a,b)->a+b;System.out.println("Sum:"+add.apply(5,3));}}（3）带有多个语句的Lambda表达式示例：importjava.util.function.Consumer;publicclassLambdaExample2{publicstaticvoidmain(String[]args){//使用Lambda表达式实现一个打印字符串和长度的方法Consumer<String>printDetails=str->{System.out.println("String:"+str);System.out.println("Length:"+str.length());};printDetails.accept("Hello,Lambda!");//Length:13}}【课堂互动】✈教师：让学生思考：Lambda表达式相比匿名内部类有哪些优势？适合应用在哪些场景？✈学生：聆听、思考、发言，举例说明Lambda的使用场景和好处。✈教师：总结：Lambda是Java8的匿名函数，实现代码简洁、可读性高，适用于集合处理、事件监听等场景。二、Lambda表达式的综合案例【20分钟】1．实验名称JavaLambda表达式应用案例。2．实验目的•了解Lambda表达式的基本语法。•掌握Lambda表达式在集合、流操作、事件处理等方面的应用。•熟悉Java8中引入的函数式接口及其使用。•实践Lambda表达式的应用，解决实际问题。3．实验内容•使用Lambda表达式对集合进行常见的操作（如遍历、过滤、排序、映射等）。•使用Lambda表达式结合StreamAPI对数据进行处理。•实现一个简单的事件监听器应用，使用Lambda表达式简化事件处理代码。•使用Lambda表达式实现自定义函数式接口。4．实验步骤（1）Lambda表达式基础操作任务描述：通过Lambda表达式对一个整数列表进行遍历、过滤和排序操作。操作步骤：①创建一个包含整数的List集合。②使用Lambda表达式遍历集合，输出所有数字。③使用Lambda表达式过滤出大于10的数字，并输出。④使用Lambda表达式对集合进行排序，并输出排序后的结果。（2）使用StreamAPI结合Lambda表达式任务描述：使用StreamAPI与Lambda表达式进行复杂的数据处理（如分组、聚合、映射等）。操作步骤：①创建一个包含学生信息（姓名和成绩）的List集合。②使用Stream和Lambda表达式实现以下功能：•获取成绩大于80分的学生。•按照成绩降序排序学生。•计算所有学生的平均成绩。•将学生姓名转换为大写字母。（3）Lambda表达式用于事件处理任务描述：使用Lambda表达式简化事件监听器的编写。操作步骤：①创建一个按钮类，模拟按钮点击事件。②使用Lambda表达式实现按钮点击事件的处理。（4）自定义函数式接口与Lambda表达式任务描述：创建一个自定义的函数式接口，并使用Lambda表达式来实现该接口。操作步骤：①创建一个函数式接口，定义一个方法（如计算两个数的和）。②使用Lambda表达式实现该接口，并执行操作。5．案例小结通过本实验，学生将掌握Lambda表达式的基本语法和应用，能够使用Lambda表达式简化集合操作、事件监听和自定义函数式接口的实现。Lambda表达式不仅能提高代码的简洁性，还能提升代码的可读性和可维护性，尤其在处理大量数据和事件驱动的编程中具有广泛的应用。通过观看JDK下载与安装的实际操作视频和案例，引导学生以小组为单位讨论JDK的重要性及安装步骤，激发学生的学习兴趣和主动探究意识。让学生在交流和思考中初步了解Java开发环境的搭建过程，为后续深入学习JDK的安装与配置打下良好基础。过关检测（10min）【教师】布置课堂练习题一、单选题1.在Java中，Lambda表达式必须依附于哪类接口才能使用？A.普通接口B.抽象类C.函数式接口D.任何类2.以下哪种是Lambda表达式的正确语法形式？A.(x,y)->{returnx+y;}B.x,y->x+yC.(x;y)->x+yD.(x,y):x+y3.Lambda表达式的参数列表只有一个参数时，可以省略什么？A.参数名B.参数类型C.花括号D.return关键字4.函数式接口中，抽象方法的数量限制是：A.任意多个B.至少一个C.恰好一个D.至多两个5.以下哪一个是Java内置的函数式接口？A.ComparatorB.ArrayListC.HashMapD.StringBuilder6.当Lambda表达式体只有一条语句时，可以省略：A.圆括号B.花括号和return关键字C.参数列表D.方法名7.关于Lambda表达式与匿名内部类的区别，下列说法正确的是：A.二者本质相同，没有性能差异B.Lambda表达式会生成额外的类文件C.Lambda表达式可直接访问外部的局部变量（必须是final或effectivelyfinal）D.匿名内部类比Lambda表达式更简洁8.以下哪种写法可以用Lambda表达式实现一个Predicate<String>，判断字符串是否为空：A.s->s.isEmpty()B.s->{returns.length();}C.(s)->s.equals(null)D.()->"".isEmpty()9.Lambda表达式可以结合StreamAPI完成下列哪项操作：A.数据库建表B.集合遍历与筛选C.文件打包压缩D.编译Java代码10.在集合排序中使用Lambda表达式时，通常配合使用的接口是：A.SerializableB.RunnableC.ComparatorD.Cloneable二、程序填空题在下列代码的空白处填写合适内容，使程序能够正常运行并输出8：importjava.util.function.BinaryOperator;publicclassTestLambda{publicstaticvoidmain(String[]args){BinaryOperator<Integer>add=____________;System.out.println(add.apply(5,3));}}读程序写结果importjava.util.Arrays;importjava.util.List;publicclassLambdaTest{publicstaticvoidmain(String[]args){List<String>list=Arrays.asList("Java","Python","C++","Go");list.stream().filter(s->s.length()>3).map(s->s.toUpperCase()).sorted().forEach(s->System.out.print(s+""));}}编程题题目：编写一个程序，定义一个List<Integer>集合，存储若干整数。使用Lambda表达式与StreamAPI实现以下功能：过滤出所有偶数；将偶数平方；按升序排序；输出所有处理后的结果。要求：代码简洁尽量使用Lambda表达式和方法引用答案：选择题答案：1-C2-A3-B4-C5-A6-B7-C8-A9-B10-C程序填空题答案：(a,b)->a+b读程序写结果题答案：JAVAPYTHON编程题答案：importjava.util.Arrays;importjava.util.List;publicclassEvenSquareSort{publicstaticvoidmain(String[]args){List<Integer>nums=Arrays.asList(5,2,8,1,3,4);nums.stream().filter(n->n%2==0).map(n->n*n).sorted().forEach(System.out::println);}}【学生】思考、作答【教师】巡堂辅导、答疑解惑、讲解习题【学生】聆听、理解、记忆通过课堂练习，让学生对本节课的知识及时进行练习巩固，加深记忆。课堂小结（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节学习了Lambda表达式的基本语法结构及其在集合操作、StreamAPI数据处理、事件监听和自定义函数式接口中的应用方法。通过本节的学习，学生能够理解Lambda表达式与函数式接口的关系，掌握在不同场景下使用Lambda表达式简化代码的技巧，并能根据需求灵活选择合适的编程范式，从而提升代码的简洁性、可读性与开发效率，为后续的大型项目开发、数据处理及事件驱动编程打下坚实基础，增强自主学习和解决实际编程问题的能力。【学生】总结回顾知识点作业布置（2min）【教师】布置课后作业编写一个Lambda表达式，实现Runnable接口，输出“Hello,Lambda!”，并运行验证结果。使用Lambda表达式和BinaryOperator<Integer>接口实现两个整数的加法，并在主方法中调用测试。创建一个包含若干整数的List，使用Lambda表达式完成遍历、过滤出大于10的数字、按升序排序并输出结果。【学生】完成课后任务复习巩固学到的知识，并进行课后练习，加深印象和理解。考勤（1min）【教师】利用学习通APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课后教学反思【教师】结合课堂学生反应，及时调整教学方式方法，具体内容包括教学流程、教学内容、思政设计及学生参与情况。教学流程方面教学内容方面思政设计方面学生参与方面及时反思可以帮助教师总结经验教训，优化教学内容与手段，提升教学效果。本章节参考文献第32次课

章节第四章、第4.2节授课题目StreamAPI周次第13周课时安排2课时（100min）知识脉络图教学目标知识目标：（1）理解StreamAPI的基本概念、作用及其在Java8及以上版本中的重要性。（2）掌握StreamAPI的常见操作，包括创建流、中间操作（filter、map、sorted等）与终端操作（collect、forEach、reduce等）。（3）熟悉StreamAPI的链式调用与延迟计算特性，以及顺序流与并行流的区别与适用场景。（4）能够结合自定义对象使用StreamAPI进行过滤、映射、分组、聚合、排序和收集等综合操作。能力目标：（1）能够独立运用StreamAPI对集合数据进行过滤、映射、排序、分组、聚合等处理。（2）具备分析需求并选择合适Stream操作组合的能力，提高代码的可读性与执行效率。（3）能够对比顺序流与并行流的性能差异，并在实际场景中合理选择使用。（4）具备将StreamAPI与Lambda表达式、方法引用结合使用的能力，提升代码开发的简洁性与优雅性。价值目标：（1）树立使用现代Java特性提升开发效率与代码质量的意识。（2）培养在数据处理场景中优先选择声明式、函数式编程风格的习惯。（3）增强对大数据处理性能优化的关注度，理解并行计算在多核处理器环境中的价值。课程思政（1）通过讲解StreamAPI的核心概念与应用场景，引导学生认识到在海量数据处理与现代软件开发中，选择高效的数据处理方式应立足于性能需求与代码可维护性，避免盲目追求新技术或固守旧方法，树立科学合理的技术选型观。（2）结合StreamAPI链式调用与延迟计算等特性，让学生体会到在软件开发中精简、优雅且高效的编码风格的重要性，从而在学习和工作中养成注重逻辑清晰与结构优化的良好习惯，提升代码质量与工程规范意识。（3）借助顺序流与并行流在不同数据规模和硬件环境下的性能对比，引导学生理解多核并行计算的价值与限制，培养面向多元硬件环境进行性能优化的思维能力，增强适应不断变化计算架构的综合素养。（4）通过课堂小组合作完成基于StreamAPI的综合案例，鼓励学生在分工协作中互帮互学，形成共享知识、共同进步的学习氛围，提升团队协作与沟通能力，在实践中体会技术创新与集体智慧的融合价值。专创融合通过对比分析StreamAPI顺序流与并行流的执行特点与适用场景，引导学生以创新思维思考在不同数据规模和业务需求下如何灵活选择与优化数据处理方式；在结合过滤、映射、排序、分组、聚合等操作的综合案例实践中，鼓励学生探索将StreamAPI与Lambda表达式、方法引用等现代Java特性融合应用的新路径，培养“扎根Java函数式编程思想、突破传统集合处理模式、赋能高效数据流处理”的复合能力，为后续大数据处理、性能优化及智能应用开发奠定坚实基础。教学重难点教学重点：StreamAPI的基本概念与作用；Stream的创建方式及常见中间操作（filter、map、sorted等）与终端操作（collect、forEach、reduce等）；顺序流与并行流的特点及适用场景。教学难点：掌握StreamAPI的链式调用与延迟计算机制；理解并能在实际案例中灵活组合多种Stream操作（过滤、映射、分组、聚合等）；正确选择顺序流或并行流以实现性能优化。教学方法讲授法、演示法、问答法、案例分析法、实操训练法、分组互助法。教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材。教学设计→互动→传授新知（70min）→过关检测（10min）→课堂小结（3min）→作业布置（1min）→教学过程教学步骤及主要教学内容设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学完成课前任务学生提前复习Java8及以上版本的新特性，重点了解StreamAPI的基本概念和常见操作。自行查阅相关资料，浏览StreamAPI的官方文档或教程，了解流的创建方式、中间操作和终端操作的使用场景。准备一个包含自定义对象（如Student）的数据集合，为课堂上进行StreamAPI综合操作实践做好准备。【学生】完成课前任务为课堂学习做好预备，激发学习兴趣，形成初步认知。互动导入（15min）传授新知（70min）【教师】带领学生回顾Java8及以上版本的新特性，提问：1.你们知道Java中集合操作除了传统for循环外，还有哪些更高效的方法吗？2.你们是否了解StreamAPI的基本概念？Stream中间操作和终端操作有什么区别？3.你们知道如何使用StreamAPI对自定义对象进行过滤、映射、排序或聚合吗？【学生】每5人一组，利用学习通APP或其他平台观看提前准备好的StreamAPI基础操作和案例演示短视频及相关PPT材料。组内成员轮流发言，结合视频内容和问题，阐述自己对StreamAPI概念、操作方法及应用场景的理解。【教师】参与各组讨论，及时回答学生的疑问，指导学生重点关注Stream的创建方式、中间操作与终端操作的区别，以及顺序流与并行流的使用场景。【学生】各小组代表简要汇报讨论结果，分享各自对StreamAPI基础操作和综合案例准备工作的认识。【教师】总结学生观点，强调StreamAPI在Java数据处理中的核心作用，指出灵活使用中间操作和终端操作可以大幅提升代码简洁性和性能。导入本节课主题并板书：StreamAPI的基础操作与综合应用案例。【教师】讲授本章基本概念及内容一、StreamAPI的基础知识【20分钟】StreamAPI是Java8中引入的用于处理集合的功能，提供了一种声明性的方法来对数据进行过滤、映射、排序等操作。StreamAPI提供了流式操作，通过Lambda表达式进行操作，使得代码更加简洁和直观。StreamAPI的常见操作:•创建Stream：可以通过集合、数组等创建Stream。•中间操作：如filter()、map()、sorted()，这些操作不会立即执行，它们会返回一个新的Stream对象。•终端操作：如collect()、forEach()、reduce()，这些操作会触发Stream的计算。1．Stream基本操作示例：importjava.util.Arrays;importjava.util.List;publicclassStreamExample{publicstaticvoidmain(String[]args){List<Integer>numbers=Arrays.asList(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);//使用StreamAPI进行过滤、映射和求和操作intsum=numbers.stream().filter(n->n%2==0)//过滤出偶数.mapToInt(Integer::intValue)//转换为基本数据类型.sum();//求和System.out.println("Sumofevennumbers:"+sum);}}2．Stream排序与去重示例：importjava.util.Arrays;importjava.util.List;publicclassStreamExample1{publicstaticvoidmain(String[]args){List<String>words=Arrays.asList("apple","banana","pear","apple","orange");//去重并排序words.stream().distinct()//去重.sorted()//排序.forEach(System.out::println);}}3．Stream的map和reduce操作示例：importjava.util.Arrays;importjava.util.List;publicclassStreamExample2{publicstaticvoidmain(String[]args){List<String>words=Arrays.asList("hello","world","java","stream");//将每个单词转为大写并拼接Stringresult=words.stream().map(String::toUpperCase)//转大写.reduce((s1,s2)->s1+""+s2)//拼接成一个字符串.orElse("Nowords");System.out.println(result);}}4．Stream收集操作（collect）示例：importjava.util.Arrays;importjava.util.List;importjava.util.stream.Collectors;publicclassStreamExample3{publicstaticvoidmain(String[]args){List<String>words=Arrays.asList("apple","banana","pear","orange");//将所有单词转为大写并收集到列表List<String>upperCaseWords=words.stream().map(String::toUpperCase).collect(Collectors.toList());//收集为列表System.out.println(upperCaseWords);}}【课堂互动】✈教师：让学生思考：StreamAPI相比传统集合操作有什么优势？常用的中间操作和终端操作有哪些？✈学生：聆听、思考、发言，举例说明Stream的过滤、映射、排序、收集等操作。✈教师：总结：StreamAPI提供声明性流式操作，结合Lambda表达式可实现集合数据的过滤、映射、排序、去重、收集等操作，使代码简洁、直观且易于阅读。二、StreamAPI的综合案例【50分钟】1．实验名称JavaStreamAPI综合应用案例。2．实验目的•理解Java8中的StreamAPI及其常见操作（如过滤、映射、排序、聚合等）。•掌握StreamAPI的链式调用和延迟计算特性。•实践如何通过StreamAPI对集合数据进行复杂处理。•学会如何结合StreamAPI进行数据转换、过滤、分组、排序和收集。3．实验内容•使用StreamAPI对数据进行过滤、排序、映射等操作。•通过StreamAPI进行数据分组、聚合等操作。•实现数据的并行处理，了解StreamAPI的并行流。•结合StreamAPI和自定义对象进行复杂数据操作。4．实验步骤（1）StreamAPI基础操作：过滤、映射、排序任务描述：创建一个包含学生对象的List集合，通过StreamAPI进行数据的过滤、排序、映射和转换。操作步骤：创建一个Student类，其中包含姓名和成绩属性。使用StreamAPI进行以下操作：过滤出成绩大于80分的学生。对学生按照成绩进行降序排序。将学生姓名转换为大写。获取所有学生的姓名列表。（2）StreamAPI聚合操作：最值、求和、平均值任务描述：通过StreamAPI对学生成绩进行聚合计算，求出学生成绩的总数、平均值和最值。操作步骤：使用StreamAPI计算学生成绩的总和、平均分、最大成绩和最小成绩。（3）StreamAPI分组与分区任务描述：通过StreamAPI对学生数据进行分组，按照成绩进行分组，并将成绩划分为及格和不及格两组。操作步骤：①使用Collectors.groupingBy对学生进行分组。②使用Collectors.partitioningBy对学生进行分区。（4）并行流操作任务描述：使用并行流对大数据进行处理，观察并行流的执行效果和性能提升。操作步骤：①使用parallelStream来处理数据，计算所有学生的成绩总和。②观察并行流与顺序流的执行时间差异。5．案例小结通过本实验，学生将能够熟练掌握Java中的StreamAPI，能够灵活地使用Stream进行数据的过滤、排序、分组、聚合、映射等常见操作。通过并行流的使用，能够在多核CPU上提升数据处理的效率。StreamAPI的流式处理和链式调用方式使得代码更加简洁、高效，尤其在处理大量数据时，能够提高程序的可读性和性能。【课堂互动】✈【教师】让学生思考：不同组织结构的适用范围有什么不同？✈【学生】聆听、思考、发言✈【教师】做出总结通过观看JDK下载与安装的实际操作视频和案例，引导学生以小组为单位讨论JDK的重要性及安装步骤，激发学生的学习兴趣和主动探究意识。让学生在交流和思考中初步了解Java开发环境的搭建过程，为后续深入学习JDK的安装与配置打下良好基础。过关检测（10min）【教师】布置课堂练习题一、单选题1.下列关于StreamAPI的描述正确的是（）A.Stream可以重复遍历B.Stream操作是惰性求值的C.Stream一定要并行才能提高效率D.Stream只能处理数组2.下列方法中属于Stream的中间操作的是（）A.forEachB.collectC.filterD.reduce3.下列方法中属于Stream的终端操作的是（）A.mapB.sortedC.distinctD.sum4.对Stream调用map操作的作用是（）A.过滤元素B.对每个元素进行转换C.按顺序排序D.去除重复元素5.以下代码中，哪种方法可以将Stream收集为List？A.reduce()B.collect(Collectors.toList())C.forEach()D.mapToInt()6.Stream的惰性求值特点意味着（）A.中间操作会立即执行B.终端操作不触发计算C.中间操作在终端操作调用前不会执行D.Stream创建后可以修改集合7.对于parallelStream()，下列说法正确的是（）A.总是比顺序流快B.可利用多核CPU并行处理数据C.只能处理数字类型数据D.不支持终端操作8.以下关于Collectors.partitioningBy的说法正确的是（）A.将元素分为指定数量的组B.按布尔条件分区C.将元素映射为新的值D.对流中元素进行去重9.对自定义对象List<Student>进行排序，按成绩降序排列，应使用以下哪种方法？A.students.stream().sorted()B.students.stream().sorted(Cparing(Student::getScore).reversed())C.students.stream().map(Student::getScore)D.students.stream().filter(s->s.getScore()>60)10.StreamAPI与传统集合操作相比的优点是（）A.提高可读性、可维护性B.可以简化并行处理C.支持链式操作D.以上都是二、程序填空题已知List<String>words=Arrays.asList("java","stream","api");请将每个单词转换为大写并收集到一个新的List中，填空：List<String>upperWords=words.stream().______(String::toUpperCase).______(Collectors.toList());读程序写结果List<Integer>numbers=Arrays.asList(1,2,3,4,5,6);intresult=numbers.stream().filter(n->n%2!=0).mapToInt(n->n*2).sum();System.out.println(result);编程题题目：创建一个Student类，包含name和score属性。创建一个包含5个学生对象的List，通过StreamAPI完成以下操作：过滤出成绩大于70分的学生。按成绩降序排序。提取学生姓名，收集为List并输出。计算平均成绩。要求：使用Stream的中间操作和终端操作完成所有任务。答案：选择题答案：1-B2-C3-D4-B5-B6-C7-B8-B9-B10-D程序填空题答案：mapcollect读程序写结果题答案：18编程题答案：importjava.util.*;importjava.util.stream.*;classStudent{Stringname;intscore;Student(Stringname,intscore){=name;this.score=score;}publicStringgetName(){returnname;}publicintgetScore(){returnscore;}@OverridepublicStringtoString(){returnname+":"+score;}}publicclassStreamPractice{publicstaticvoidmain(String[]args){List<Student>students=Arrays.asList(newStudent("Alice",85),newStudent("Bob",65),newStudent("Charlie",90),newStudent("David",70),newStudent("Eve",75));//过滤成绩大于70List<Student>passed=students.stream().filter(s->s.getScore()>70).sorted(Cparing(Student::getScore).reversed()).collect(Collectors.toList());System.out.println("成绩大于70的学生：");passed.forEach(System.out::println);//提取姓名列表List<String>names=passed.stream().map(Student::getName).collect(Collectors.toList());System.out.println("姓名列表："+names);//平均成绩doubleavg=students.stream().mapToInt(Student::getScore).average().orElse(0);System.out.println("平均成绩："+avg);}}【学生】思考、作答【教师】巡堂辅导、答疑解惑、讲解习题【学生】聆听、理解、记忆通过课堂练习，让学生对本节课的知识及时进行练习巩固，加深记忆。课堂小结（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节学习了StreamAPI的基础操作及综合应用案例。通过本节的学习，学生能够熟练掌握Stream的创建方式、中间操作与终端操作，能够对自定义对象集合进行过滤、映射、排序、分组和聚合操作，并能根据数据规模选择顺序流或并行流，从而提升代码的简洁性与执行效率，为后续Java高级编程、大数据处理及性能优化实践打下坚实基础，增强自主学习能力和解决实际问题的综合能力。【学生】总结回顾知识点作业布置（2min）【教师】布置课后作业查阅Java官方文档或其他权威资料，复习StreamAPI的创建方式、中间操作（filter、map、sorted等）与终端操作（collect、forEach、reduce等）的使用方法。使用自定义对象（如Student）创建一个数据集合，尝试编写StreamAPI代码完成数据过滤、映射、排序、分组和聚合操作【学生】完成课后任务复习巩固学到的知识，并进行课后练习，加深印象和理解。考勤（1min）【教师】利用学习通APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课后教学反思【教师】结合课堂学生反应，及时调整教学方式方法，具体内容包括教学流程、教学内容、思政设计及学生参与情况。教学流程方面教学内容方面思政设计方面学生参与方面及时反思可以帮助教师总结经验教训，优化教学内容与手段，提升教学效果。本章节参考文献第33次课

章节第四章、第4.3节授课题目Optional类周次第13周课时安排2课时（100min）知识脉络图教学目标知识目标：（1）理解Java8中Optional类的作用及其常见方法，如of()、ofNullable()、empty()、isPresent()、ifPresent()、map()、flatMap()、filter()、orElse()、orElseGet()等。（2）掌握Optional的链式调用和懒加载特性，能够使用Optional安全处理可能为空的对象，避免显式的null检查。（3）理解Optional在处理复杂数据或外部服务返回值时的应用场景，提高代码的简洁性和可读性。能力目标：（1）能够在Java程序中熟练使用Optional包装可能为空的对象，避免空指针异常。（2）能够利用Optional的map()、flatMap()、filter()等方法进行流式数据处理和链式调用。（3）能够结合orElse()、orElseGet()等方法为可能为空的对象提供默认值，实现安全、优雅的数据处理逻辑。价值目标：（1）培养学生规范化编程意识，减少因空值引发的异常，提高程序的健壮性。（2）增强代码可读性和可维护性，形成良好的软件开发习惯。（3）提升解决实际问题的能力，培养在复杂系统中运用Optional优化程序设计的职业素养。课程思政（1）通过讲解Optional类及其常见方法的使用，引导学生认识到在程序设计中预防空指针异常的重要性，树立安全、稳健编程的意识，培养实事求是、科学决策的态度。（2）结合Optional在链式调用、map()、flatMap()、filter()等方法中的应用，让学生体会到细致严谨的编程习惯对提高代码可读性和可维护性的作用，从而养成良好的职业素养。（3）借助Optional处理复杂数据和外部服务返回值的实践，引导学生理解如何在多变数据环境中进行安全、优雅的数据处理，培养多角度分析问题与解决问题的能力，增强适应快速变化技术环境的能力。（4）通过课堂案例或小组实验使用Optional进行数据处理，鼓励同学之间交流解决方案，形成良好的学习氛围，提升团队协作能力和集体主义精神，在实践中体验技术应用与协作价值的统一。专创融合通过对Optional类及其链式调用、map()、flatMap()、filter()、orElse()等方法的对比与实践，引导学生以创新思维思考在实际开发中如何安全、优雅地处理可能为空的数据；在复杂数据处理和外部服务返回值模拟中，鼓励学生探索不同Optional应用策略，培养“立足Java核心技术、突破手动空值检查、赋能高质量代码设计”的复合能力，为后续软件开发、系统优化及工程实践项目奠定坚实基础。教学重难点教学重点：Optional类的概念及作用；Optional常用方法（如of()、ofNullable()、empty()、isPresent()、ifPresent()、map()、flatMap()、filter()、orElse()、orElseGet()等）的使用及链式调用；Optional在处理可能为空的数据时的应用场景。教学难点：理解Optional链式调用与嵌套Optional的处理逻辑；掌握map()、flatMap()、filter()与orElse/orElseGet结合使用的方法；在复杂数据处理或外部服务返回值可能为空的情况下，灵活运用Optional实现安全、优雅的数据处理。教学方法讲授法、演示法、问答法、案例分析法、实操训练法、分组互助法。教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材。教学设计→互动→传授新知（70min）→过关检测（10min）→课堂小结（3min）→作业布置（1min）→教学过程教学步骤及主要教学内容设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学完成课前任务学生提前了解Optional类的基本概念及作用，尤其是其在防止空指针异常中的意义。自行查阅Java官方文档或教材，了解Optional的常用方法及使用场景（如of()、ofNullable()、empty()、isPresent()、ifPresent()、map()、flatMap()、filter()、orElse()、orElseGet()等）。准备一个包含可能为空字段的简单类（如User类），思考如何使用Optional安全地处理这些字段。【学生】完成课前任务为课堂学习做好预备，激发学习兴趣，形成初步认知。互动导入（15min）传授新知（70min）【教师】带领学生回顾Java中可能出现的空指针问题，提问：1.在日常开发中，你们是否遇到过NullPointerException？通常是因为什么原因引起的？2.你们了解Optional类是什么吗？它在Java8中解决了哪些问题？3.你们知道Optional的常用方法有哪些，以及如何使用它们安全处理可能为空的值吗？【学生】每5人一组，利用学习通APP或其他平台观看提前准备好的Optional类方法演示视频及相关PPT材料。组内成员轮流发言，结合视频内容和问题，阐述自己对Optional类及其方法的理解，并讨论在实际开发中可能的应用场景。【教师】参与各组讨论，及时回答学生的疑问，指导学生重点关注Optional的链式调用、map()/flatMap()/filter()方法的使用以及orElse/orElseGet提供默认值的技巧。【学生】各小组代表简要汇报讨论结果，分享各自对Optional类处理空值的理解和使用策略。【教师】总结学生观点，强调Optional在防止空指针异常、提高代码可读性和可维护性方面的重要作用。导入本节课主题并板书：Optional类的使用与综合应用。【教师】讲授本章基本概念及内容一、Optional类的基础知识【15分钟】Optional类是Java8引入的一个容器类，用于表示可能为空的值。它是java.util包中的一个类，用于避免直接处理null值，从而减少空指针异常（NullPointerException）的风险。Optional类提供了一些有用的方法，使得在处理null值时更加安全和简洁。Optional类的常见方法：①Optional.of(value)：创建一个非空的Optional对象，值不能为空。②Optional.ofNullable(value)：创建一个可以为空的Optional对象。③Optional.empty()：创建一个空的Optional对象。④isPresent()：判断Optional是否包含非null的值。⑤ifPresent(Consumer<?superT>action)：如果Optional中包含值，则执行给定的动作。⑥orElse(Tother)：如果Optional中的值为空，返回指定的默认值。⑦orElseGet(Supplier<?extendsT>other)：如果Optional中的值为空，使用指定的默认值。⑧orElseThrow(Supplier<?extendsX>exceptionSupplier)：如果Optional中的值为空，抛出指定的异常。示例：importjava.util.Optional;publicclassOptionalExample{publicstaticvoidmain(String[]args){//创建一个Optional对象Optional<String>optional=Optional.of("Hello,World!");//判断Optional是否存在值if(optional.isPresent()){System.out.println("Valueispresent:"+optional.get());}//使用ifPresent()来执行动作optional.ifPresent(value->System.out.println("Valueis:"+value));//输出:Valueis:Hello,World!//使用orElse()提供默认值StringdefaultValue=(String)Optional.ofNullable(null).orElse("DefaultValue");System.out.println(defaultValue);//输出:DefaultValue//使用orElseGet()提供默认值Stringresult=(String)Optional.ofNullable(null).orElseGet(()->"GeneratedDefault");System.out.println(result);//输出:GeneratedDefault}}【课堂互动】✈教师：让学生思考：Optional类与直接使用null值相比，有什么优势？它提供了哪些常用方法来避免空指针异常？✈学生：聆听、思考、发言，举例说明Optional的of、ofNullable、isPresent、ifPresent、orElse等方法的使用。✈教师：总结：Optional是Java8引入的容器类，用于安全地处理可能为空的值，避免NullPointerException，提高代码可读性和安全性。二、Optional类的综合案例【20分钟】1．实验名称JavaOptional类综合应用案例。2．实验目的•理解Java8中的Optional类及其作用，避免空指针异常（NullPointerException）。•掌握Optional的常见方法，如of()、empty()、isPresent()、ifPresent()、map()、flatMap()、orElse()、orElseGet()等。•熟悉Optional的链式调用和懒加载特性。•掌握如何使用Optional进行安全的数据处理，避免手动的空值检查。3．实验内容•使用Optional包装可能为空的对象，避免显式的null检查。•使用Optional链式调用和映射操作进行数据处理。•使用Optional的条件判断方法（如isPresent()、ifPresent()）进行流式处理。•使用Optional的orElse()和orElseGet()方法提供默认值。4．实验步骤（1）使用Optional避免空指针异常任务描述：使用Optional包装一个可能为null的对象，避免手动空值检查。操作步骤：创建一个User类，包含name和address属性，模拟获取用户地址信息时，可能存在为null的情况。使用Optional来包装可能为空的address对象。（2）使用Optional的map()和flatMap()任务描述：通过Optional链式调用对用户的地址进行处理。链式调用可以避免空值检查，使代码更简洁。操作步骤：使用map()对地址字符串进行转换（如地址大写），如果address为空，则跳过该操作。使用flatMap()处理嵌套的Optional对象，避免产生多个嵌套的Optional。（3）使用Optional的orElse()和orElseGet()方法提供默认值任务描述：在Optional为空时，使用orElse()和orElseGet()方法提供默认值或默认值生成逻辑。操作步骤：使用orElse()方法直接提供默认值。使用orElseGet()方法通过懒加载的方式提供默认值。（4）使用Optional的filter()方法进行条件检查任务描述：使用Optional的filter()方法对值进行条件判断，只有满足特定条件时才返回Optional，否则返回空的Optional。操作步骤：使用filter()方法筛选地址中包含特定关键字的值。（5）Optional结合自定义方法：处理可能为空的复杂数据任务描述：创建一个系统，模拟从数据库或外部服务获取数据时，可能返回null的情况，通过Optional简化代码。操作步骤：模拟从数据库获取用户信息的方法，并返回Optional类型。使用Optional链式调用处理可能为null的值。5．案例小结通过本实验，学生将掌握Optional类在Java中的应用，能够有效避免空指针异常，并提高代码的简洁性和可读性。通过Optional的各种方法（如map()、flatMap()、filter()、orElse()、orElseGet()等），学生能够更优雅地处理可能为null的值，尤其是在处理复杂数据时，避免手动的null检查，减少冗余代码。【课堂互动】✈【教师】让学生思考：不同组织结构的适用范围有什么不同？✈【学生】聆听、思考、发言✈【教师】做出总结通过观看JDK下载与安装的实际操作视频和案例，引导学生以小组为单位讨论JDK的重要性及安装步骤，激发学生的学习兴趣和主动探究意识。让学生在交流和思考中初步了解Java开发环境的搭建过程，为后续深入学习JDK的安装与配置打下良好基础。过关检测（10min）【教师】布置课堂练习题一、单选题1.Optional类的主要作用是（）。A.提高代码执行效率B.避免空指针异常C.替代集合类D.实现多线程2.以下方法可以创建一个非空Optional对象的是（）。A.Optional.empty()B.Optional.ofNullable(value)C.Optional.of(value)D.Optional.get()3.以下方法可以创建一个可能为空的Optional对象的是（）。A.Optional.of(value)B.Optional.ofNullable(value)C.Optional.get()D.Optional.empty()4.判断Optional对象是否包含非null值的方法是（）。A.isEmpty()B.isPresent()C.ifPresent()D.get()5.当Optional对象为空时，使用哪个方法可以返回指定默认值？A.get()B.orElse(Tother)C.map()D.flatMap()6.Optional的链式调用中，哪个方法可以将嵌套的Optional展平？A.map()B.flatMap()C.filter()D.ifPresent()7.使用Optional对象执行某个动作，只有在值存在时才执行，应该使用（）。A.get()B.isPresent()C.ifPresent()D.orElse()8.以下哪个方法可以在Optional为空时通过懒加载生成默认值？A.orElse(Tother)B.orElseGet(Supplier<?extendsT>other)C.orElseThrow()D.filter()9.Optional对象filter()方法的作用是（）。A.执行链式调用B.条件判断，返回满足条件的OptionalC.提供默认值D.展平嵌套Optional10.以下关于Optional的说法正确的是（）。A.Optional对象可以直接存储nullB.Optional可以有效减少空指针异常C.Optional对象不能与map()方法结合使用D.Optional只能用于字符串类型二、程序填空题Optional<String>optional=Optional.ofNullable("Java");Stringresult=optional._______(s->s.toUpperCase()).orElse("DEFAULT");System.out.println(result);//输出:JAVA读程序写结果Optional<String>optional=Optional.ofNullable(null);Stringvalue=optional.orElse("HelloOptional");System.out.println(value);编程题编写一个User类，包含name和email字段。创建User对象时email可能为null。使用Optional封装email字段，并实现以下功能：如果email存在，输出“Email:XXX”；如果email为空，输出“Emailnotprovided”；将email转换为大写并输出，如果为空则输出默认值“DEFAULT@EMAIL.COM”。答案：选择题答案：1-B2-C3-B4-B5-B6-B7-C8-B9-B10-B程序填空题答案：map读程序写结果题答案：HelloOptional编程题答案：importjava.util.Optional;classUser{Stringname;Stringemail;User(Stringname,Stringemail){=name;this.email=email;}publicOptional<String>getEmail(){returnOptional.ofNullable(email);}}publicclassUserOptionalTest{publicstaticvoidmain(String[]args){Useruser=newUser("Alice",null);//1.输出Email信息user.getEmail().ifPresentOrElse(e->System.out.println("Email:"+e),()->System.out.println("Emailnotprovided"));//2.转换为大写并提供默认值StringupperEmail=user.getEmail().map(String::toUpperCase).orElse("DEFAULT@EMAIL.COM");System.out.println(upperEmail);}}【学生】思考、作答【教师】巡堂辅导、答疑解惑、讲解习题【学生】聆听、理解、记忆通过课堂练习，让学生对本节课的知识及时进行练习巩固，加深记忆。课堂小结（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节学习了Optional类的基本概念、常用方法及综合应用案例。通过本节的学习，学生能够理解Optional在防止空指针异常中的作用，掌握其链式调用、map()/flatMap()/filter()方法的使用，以及orElse()/orElseGet()提供默认值的技巧，从而能够安全、优雅地处理可能为空的数据，为后续Java程序开发和复杂数据处理打下坚实基础，提升自主学习能力和解决实际编程问题的能力。【学生】总结回顾知识点作业布置（2min）【教师】布置课后作业查阅Java官方文档或教材，了解Optional类及其常用方法（如of()、ofNullable()、empty()、isPresent()、ifPresent()、map()、flatMap()、filter()、orElse()、orElseGet()等）的使用场景。编写一个包含可能为空字段的简单类（如User类），尝试使用Optional包装这些字段，并实践链式调用、安全取值和默认值提供的方法。【学生】完成课后任务复习巩固学到的知识，并进行课后练习，加深印象和理解。考勤（1min）【教师】利用学习通APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课后教学反思【教师】结合课堂学生反应，及时调整教学方式方法，具体内容包括教学流程、教学内容、思政设计及学生参与情况。教学流程方面教学内容方面思政设计方面学生参与方面及时反思可以帮助教师总结经验教训，优化教学内容与手段，提升教学效果。本章节参考文献第34次课

章节第四章、第4.4节授课题目Java21特性周次第14周课时安排2课时（100min）知识脉络图教学目标知识目标：（1）熟悉Java21的新特性，包括虚拟线程、结构化并发、模式匹配增强、record类、sealed类、无符号整数类型、外部函数与内存API及增强的伪随机数生成器等。（2）理解这些新特性在实际开发中的作用与使用场景，掌握使用模式匹配、虚拟线程和结构化并发进行高并发任务处理的方法。（3）掌握record类和sealed类的使用技巧，能够通过这些特性设计安全、高效、可读性强的数据结构。能力目标：（1）能够在实际项目中使用Java21的新特性优化并发处理和代码结构，提高多线程程序的性能与可维护性。（2）具备使用模式匹配和增强switch表达式简化类型判断与转换的能力，提高代码简洁性和可读性。（3）能够设计和实现基于record类和sealed类的不可变或封闭数据结构，增强类型安全性和数据封装性。价值目标：（1）培养学生运用新特性提升代码质量和开发效率的意识，形成面向现代Java版本的编程习惯。（2）增强学生自主学习和快速掌握新技术的能力，适应Java语言及开发工具的快速迭代。（3）通过高并发任务处理和数据结构设计的实践，提升严谨性、耐心与问题解决能力，形成良好的程序员职业素养。课程思政（1）通过讲解Java21中新特性（虚拟线程、结构化并发、模式匹配增强、record类、sealed类等），引导学生理解技术创新对提升开发效率和代码可维护性的作用，培养以实际需求和性能优化为导向的科学决策意识。（2）结合虚拟线程与结构化并发、record和sealed类的实践操作，让学生体会在多线程与数据结构设计中严谨、规范的重要性，从而在学习和开发中养成认真细致的工作习惯与职业素养。（3）借助不同特性在不同场景下的应用（如高并发任务处理、类型匹配、不可变数据结构），引导学生理解复杂系统中兼容性、可扩展性与安全性的挑战，培养多角度分析问题和解决问题的能力，增强适应快速变化技术环境的素养。（4）通过课堂协作完成综合案例（如虚拟线程高并发任务、模式匹配数据处理），鼓励学生团队合作、互帮互助，形成良好的学习氛围，增强团队协作意识与集体主义精神，同时体验技术实践与协作实践的双重价值。专创融合通过对比分析Java21的新特性（虚拟线程、结构化并发、模式匹配增强、record类、sealed类等）与以往版本的差异，引导学生在实际项目中灵活应用新特性优化性能与代码结构；在高并发任务处理、类型匹配与数据结构设计的实践中，鼓励学生探索虚拟线程与结构化并发、record与sealed类的创新使用方法，培养“立足Java语言核心特性、突破传统开发模式、提升系统效率与安全性”的复合能力，为后续大型软件开发、多线程应用及高性能系统设计打下坚实基础。教学重难点教学重点：Java21的新特性及其在实际开发中的应用，包括虚拟线程、结构化并发、模式匹配增强、record类与sealed类的使用方法；高并发任务处理与类型匹配的实践技巧。教学难点：理解虚拟线程与结构化并发的原理及使用场景，掌握在多线程高并发环境下的资源管理与任务调度方法；灵活运用模式匹配、record类与sealed类实现类型安全、不可变数据结构及封闭继承设计。教学方法讲授法、演示法、问答法、案例分析法、实操训练法、分组互助法。教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材。教学设计→互动→传授新知（70min）→过关检测（10min）→课堂小结（3min）→作业布置（1min）→教学过程教学步骤及主要教学内容设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学完成课前任务学生提前了解Java21的新特性及其在实际开发中的作用，特别是虚拟线程、结构化并发、模式匹配增强、record类与sealed类的功能。自行查阅Java21官方文档或权威技术资料，了解各特性与以往版本的区别，以及在高并发、多线程和数据结构设计中的应用场景。搜集与自己开发环境相关的Java21安装与配置信息，包括不同操作系统（Windows、macOS、Linux）下的安装方法及注意事项。【学生】完成课前任务为课堂学习做好预备，激发学习兴趣，形成初步认知。互动导入（15min）传授新知（70min）【教师】带领学生回顾Java21的背景与新特性，提问：1.你们知道Java21相比以往版本带来了哪些关键特性吗？2.你们是否了解虚拟线程、结构化并发、模式匹配增强、record类和sealed类的作用？3.你们知道这些新特性在高并发、多线程任务和数据结构设计中如何应用吗？【学生】每5人一组，利用学习通APP或其他平台观看提前准备好的Java21新特性介绍短视频及相关PPT材料。组内成员轮流发言，结合视频内容和问题，阐述