「Java 8 函数式编程」读书笔记——高级集合类和收集器

本章是该书的第五章, 主要讲了方法引用和收集器

方法引用

形如:

artist -> artist.getName()
(String arg) -> arg.length()

这样的表达式, 可以简写为:

Artist::getName
String::length

这种简写的语法被称为方法引用. 方法引用无需考虑参数, 因为一个方法引用可以在不同的情况下解析为不同的Lambda表达式, 这依赖于JVM的推断.

方法引用的类型

方法引用可以分为四类:

• 引用静态方法: ClassName::staticMethodName, 比如: String.valueOf

• 引用特定实例方法: object::instanceMethodName, 比如: str::toString

• 引用特定类型的任意对象的实例方法: ClassName::instanceMethodName, 比如: String::length

• 引用构造方法: ClassName::new, 比如: String::new

元素顺序

当我们对集合进行操作时, 有时希望是按照一定的顺序来操作, 而有时又希望是乱序的操作. 有两个方法可以帮助我们进行顺序的操作.

乱序

BaseStream.unordered()方法可以打乱顺序, 科技将本来有序的集合变成无序的集合

排序

Stream.sorted方法有两个签名, 一个无参, 一个有参数Comparator<? super T> comparator

• 无参的方法要求T实现了Comparable接口

• 有参方法需要提供一个比较器

收集器

收集器是一种通用的, 从流中生成复杂值的结构. 将其传给collect方法, 所有的流就都可以使用它. 而下面提到的单个收集器, 都可以使用reduce方法模拟.

转换成集合

我们可以使用Collectors中的静态方法toList() toSet()等, 将流收集为List或Set

stream.collect(toList())
stream.collect(toSet())

我们不需要关心具体使用的是哪一种具体的实现, Stream类库会为我们选择. 因为我们可以利用Stream进行并行数据处理, 所以选择是否线程安全的集合十分重要.

当然我们也可以指定使用哪一种实现来进行收集:

stream.collect(toCollection(ArrayList::new))

转换成值

Collectors类提供了很多的方法用于转化值, 比如counting maxBy minBy等等, 可以查看javadoc了解.

目前了解到的是, 这三个方法都可以使用Stream中的count max min方法代替, 而不需要作为collect方法的参数

数据分割

有时我们想按照一个条件把数据分成两个部分, 而不是只获取符合条件的部分, 这时可以使用partitioningBy方法收集. 将它传入collect方法, 可以得到一个Map<Boolean, List>, 然后就可以对相应的数据进行处理了.

数据分组

groupingBy方法可以将流分成多个List, 而不仅仅是两个, 接收一个Lambda表达式作为参数, 其返回值作为key, 最后的结果也是一个Map, 形如Map<String, List>. 这一方法类似于SQL中的group by

生成字符串

如果要从流中得到字符串, 可以在得到Stream<String>之后使用Collectors.joining方法收集. 该方法接收3个String参数, 分别是分隔符 前缀 后缀

artists.stream()
  .map(Artist::getName)
  .collect(Collectors.joining(",", "[", "]"));

组合收集器

我们可以将收集器组合起来, 达到更强的功能. 书上举了两个栗子

• 例一

public Map<Artist, Long> numberOfAlbums(Stream<Album> albums) {
  return albums
    .collect(
    groupingBy(Album::getMainMusicina, counting()));
}

这个方法的目的是统计每个歌手的作品数目. 如果不组合收集器, 我们先用groupingBy得到一个Map<Artist, List<Album>>之后, 还要去遍历Map得到统计数目, 增加了代码量和性能开销.

上面的counting方法类似于count方法, 作用于List<Album>的流上.

• 例二

public Map<Artist, List<String>> nameOfAlbums(Stream<Album> albums) {
  return albums
    .collect(
    groupingBy(Album::getMainMusician,
              mapping(Album::getName, toList())));
}

这个方法的目的是得到每个歌手的作品名称列表. 如果不组合收集器, 我们将会先得到一个Map<Artist, List<Album>>. 然而, 我们只想得到作品名称, 也就是一个List<String>, 组合mapping收集器可以帮助我们实现效果.

mapping收集器的功能类似于map, 将一种类型的流转换成另一种类型. 所以类似的, mapping并不知道要把结果收集成什么数据结构, 它的第二个参数就会接收一个普通的收集器, 比如这里的toList, 来完成收集.

这里的counting和mapping是我们用到的第二个收集器, 用于收集最终结果的一个子集, 这些收集器叫做下游收集器.

定制收集器

定制收集器看起来麻烦, 其实抓住要点就行了.

使用reduce方法

前面说过, 这些收集器都可以使用reduce方法实现, 我们定制收集器, 实际上就是为reduce方法编写三个参数, 分别是:

• identity

• accumulator

• combiner

关于这三个参数的意义, 如果不太理解, 可以看看这个答案: https://segmentfault.com/q/1010000004944450

我们可以设计一个类, 为这三个参数设计三个方法, 再提供一个方法用于获取目标类型(如果这个类就是目标类型的话, 可以不提供这个方法)

实现Collector接口

如果不想显式的使用reduce方法, 我们只需要提供一个类, 实现Collector接口.

该接口需要三个泛型参数, 依次是:

• 待收集元素的类型

• 累加器的类型

• 最终结果的类型

需要实现的方法有:

• supplier: 生成初始容器

• accumulator: 累加计算方法

• combiner: 在并发流中合并容器

• finisher: 将容器转换成最终值

• characteristics: 获取特征集合

多数情况下, 我们的容器器和我们的目标类型并不一致, 这时, 需要实现finisher方法将容器转化为目标类型, 比如调用容器的toString方法.

有时我们的目标类型就是我们的容器, finisher方法就不需要对容器做任何操作, 而是通过设置characteristics为IDENTITY_FINISH, 使用框架提供的优化得到结果.

详细讲解可以参见http://irusist.github.io/2016/01/04/Java-8%E4%B9%8BCollector/

Map新增方法

Java 8为Map新增了很多方法, 可以通过搜索引擎轻松找到相关文章. 这里举几个书中提到的相关方法.

• V computeIfAbsent(K key, Function<? super K, ? extends V> mappingFunction)

• V computeIfPresent(K key, BiFunction<? super K, ? super V, extends V> remappingFunction)

• V compute(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction)

这三个方法类似, 都是根据key来处理, 只是Lambda表达式的执行条件不同, 从函数名就可以看出来. 不过要注意Lambda表达式的参数, 第一个方法的Lambda只需要一个参数key, 后面两个方法的Lambda需要两个参数key和value, 而compute方法的Lambda中的value参数可能为null.

• V merge(K key, V value, BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction)

此方法用于合并value, 新value在第二个参数给出. Lambda表达式规定合并方法, 其两个参数依次是oldValue和newValue, oldValue是原Map的value, 可能为空; newValue为merge方法的第二个参数.

• void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action)

通过forEach方法, 不再需要使用外部迭代来遍历Map.