Stream的终极操作,轻松解决集合分组、汇总等复杂操作

作者:xcbeyond
疯狂源自梦想,技术成就辉煌!微信公众号:《程序猿技术大咖》号主,专注后端开发多年,拥有丰富的研发经验,乐于技术输出、分享,现阶段从事微服务架构项目的研发工作,涉及架构设计、技术选型、业务研发等工作。对于Java、微服务、数据库、Docker有深入了解,并有大量的调优经验。












一、Collectors
java.util.stream.Collectors,是从JDK1.8开始新引入的一个类。从源码的类注释上,我们可以知道:Collectors实现了各种有用归约的操作,例如类型归类到新集合、根据不同标准汇总元素等。透过示例,能让我们眼前一亮,短短的一行代码却能处理如此强大、复杂的功能:汇总、拼接、累加计算、分组等。

切记,不要用错哦,是java.util.stream.Collectors,不是java.util.Collections。

/**
 * Implementations of {@link Collector} that implement various useful reduction
 * operations, such as accumulating elements into collections, summarizing
 * elements according to various criteria, etc.
 *
 * <p>The following are examples of using the predefined collectors to perform
 * common mutable reduction tasks:
 *
 * <pre>{@code
 *     // Accumulate names into a List
 *     List<String> list = people.stream().map(Person::getName).collect(Collectors.toList());
 *
 *     // Accumulate names into a TreeSet
 *     Set<String> set = people.stream().map(Person::getName).collect(Collectors.toCollection(TreeSet::new));
 *
 *     // Convert elements to strings and concatenate them, separated by commas
 *     String joined = things.stream()
 *                           .map(Object::toString)
 *                           .collect(Collectors.joining(", "));
 *
 *     // Compute sum of salaries of employee
 *     int total = employees.stream()
 *                          .collect(Collectors.summingInt(Employee::getSalary)));
 *
 *     // Group employees by department
 *     Map<Department, List<Employee>> byDept
 *         = employees.stream()
 *                    .collect(Collectors.groupingBy(Employee::getDepartment));
 *
 *     // Compute sum of salaries by department
 *     Map<Department, Integer> totalByDept
 *         = employees.stream()
 *                    .collect(Collectors.groupingBy(Employee::getDepartment,
 *                                                   Collectors.summingInt(Employee::getSalary)));
 *
 *     // Partition students into passing and failing
 *     Map<Boolean, List<Student>> passingFailing =
 *         students.stream()
 *                 .collect(Collectors.partitioningBy(s -> s.getGrade() >= PASS_THRESHOLD));
 *
 * }</pre>
 *
 * @since 1.8
 */

换句话说,Collectors结合Stream将成为集合的终极操作,其中,包括:

类型归类:将集合中元素按照类型、条件过滤等归类,存放到指定类型的新集合。
分组:按照条件对元素进行分组,和SQL中group by的用法有异曲同工之妙。
分区:分组的特殊情况,实质是在做二分组,将符合条件、不符合条件的元素分组到两个key分别为true和false的Map中,从而我们能够得到符合和不符合的分组新集合。
最值:按照某个属性查找最大、最小元素。
累加、汇总:用来完成累加计算、数据汇总(总数、总和、最小值、最大值、平均值)。
连接:将元素以某种规则连接起来。
……
二、实战演练
1. 类型归类
将集合中元素按照类型、条件过滤等归类,存放到指定类型的新集合,List、Map、Set、Collection或者ConcurrentMap。涉及以下方法:

Collectors.toList()

Collectors.toMap()

Collectors.toSet()

Collectors.toCollection()

Collectors.toConcurrentMap()

一般都作为终止操作符cololect的参数来使用,并伴随着流的结束。

常用于收集、筛选出集合(复杂集合)中的符合条件的数据,并存放于对应类型的新集合中,便于后续实际业务逻辑处理。

比如,将名字类型归类存在到List<String>集合中:

List<String> list = allPeoples.stream().map(People::getName).collect(Collectors.toList());

2. 分组
按照条件对元素进行分组,和 SQL 中的 group by 用法有异曲同工之妙,通常也建议使用Java代码进行分组处理以减轻数据库SQL压力。

分组涉及以下方法:

Collectors.groupingBy(…):普通分组。

Collectors.groupingByConcurrent(…):线程安全的分组。

分组后,返回的是一个Map集合,其中key作为分组对象,value作为对应分组结果。

比如,考虑到People集合中可能会存在同龄人,将集合按照年龄进行分组:

Map<Integer, List<People>> groupingByAge = allPeoples.stream().collect(Collectors.groupingBy(People::getAge));

如果我们不想返回Map的value为List怎么办?实际上可以按照下面的方式分组:

Map<Integer, Set<People>> groupingByAge2 = allPeoples.stream().collect(Collectors.groupingBy(People::getAge, Collectors.toSet()));

考虑到同步安全问题时,怎么办?

采用线程安全的分组Collectors.groupingByConcurrent(…),于是:

Map<Integer, List<People>> groupingByAge3 = allPeoples.stream().collect(Collectors.groupingByConcurrent(People::getAge));

3. 分区
是分组的特殊情况,采用Collectors.partitioningBy(…)方法来完成。

该方法实质是在做二分组,将符合条件、不符合条件的元素分组到两个key分别为true和false的Map中,从而我们能够得到符合和不符合的分组新集合。

比如,People集合中人名有中文名,也有英文名,将人名按照中、英文名进行分区:

Map<Boolean, List<People>> partitioningByName = allPeoples.stream().collect(Collectors.partitioningBy(people -> people.getName().matches("^[a-zA-Z]*")));
// 获取英文名集合
List<People> englishNames = partitioningByName.get(true);
// 获取中文名集合
List<People> chineseNames = partitioningByName.get(false);

4. 最值
按照某个属性查找出最大或最小值元素,并且基于Comparator接口来对其进行比较,返回一个Optional对象,并结合Optional.isPresent()判断并取得最大或最小值。

涉及以下方法:

Collectors.maxBy(…):最大值。
Collectors.minBy(…):最小值。
比如,找到People集合中最大、最小年龄的人:

// 查找最大年龄的人
Optional<People> maxAgeOptional = allPeoples.stream().collect(Collectors.maxBy(Comparator.comparingInt(People::getAge)));
People maxAgePeople = null;
if (maxAgeOptional.isPresent()) {
    maxAgePeople = maxAgeOptional.get();
}
// 查找最小年龄的人
Optional<People> minAgeOptional = allPeoples.stream().collect(Collectors.minBy(Comparator.comparingInt(People::getAge)));
People minAgePeople = null;
if (minAgeOptional.isPresent()) {
    minAgePeople = minAgeOptional.get();
}

5. 累加、汇总
用来完成累加计算、数据汇总(总数、总和、最小值、最大值、平均值)操作。

计算集合某个属性的总和,类似与SQL中的sum函数。

涉及以下方法:

Collectors.summingInt/Double/Long(…):按照某个属性求和。
Collectors.summarizingInt/Double/Long(…):按照某个属性的数据进行汇总,得到其总数、总和、最小值、最大值、平均值。
比如,计算全体人员的薪资总和:

int salaryTotal = allPeoples.stream().collect(Collectors.summingInt(People::getSalary));

如果想要得到全体人员的薪资数据整体情况(包括总数、总和、最小值、最大值、平均值),怎么办呢?

难道分别要搞多个Stream流吗?

当然,没有这么麻烦,只需Collectors.summarizingInt方法就可轻松搞定。

// 输出:IntSummaryStatistics{count=10, sum=45000, min=2000, average=4500.000000, max=7000}
IntSummaryStatistics intSummaryStatistics = allPeoples.stream().collect(Collectors.summarizingInt(People::getSalary));

6. 连接
将元素以某种规则连接起来,得到一个连接字符串。

涉及以下方法:

Collectors.joining():字符串直接连接。
Collectors.joining(CharSequence delimiter):按照字符delimiter进行字符串连接。
Collectors.joining(CharSequence delimiter, CharSequence prefix, CharSequence suffix):按照前缀prefix,后缀suffix,并以字符delimiter进行字符串连接。
比如,将People集合中所有名字按照某种连接符进行字符串连接:

// 输出:xcbeyondNikiXiaoMing超哥小白小红LucyLily超级飞侠乐迪
String namesStr1 = allPeoples.stream().map(People::getName).collect(Collectors.joining());
// 输出:xcbeyond,Niki,XiaoMing,超哥,小白,小红,Lucy,Lily,超级飞侠,乐迪
String namesStr2 = allPeoples.stream().map(People::getName).collect(Collectors.joining(","));
// 输出:[xcbeyond,Niki,XiaoMing,超哥,小白,小红,Lucy,Lily,超级飞侠,乐迪]
String namesStr3 = allPeoples.stream().map(People::getName).collect(Collectors.joining(",", "[", "]"));

三、总结
本文,只是针对JDK1.8java.util.stream.Collectors中最好用的操作进行单独举例说明,不涉及嵌套、复合、叠加使用,实际业务场景下可能会涉及到多种操作的叠加、组合使用,需按需灵活使用即可。

如果你熟悉了上面这些操作,在面对复杂集合、处理复杂逻辑时,就会更加得心应手。尤其是分组、汇总,简直是太好用了。

在JDK1.8的使用过程中,你还遇到哪些好用、好玩的终极操作呢?