Java8新特性——StreamAPI(二)

1. 收集器簡介

收集器用來將經過篩選、映射的流進行最後的整理，可以使得最後的結果以不同的形式展現。

collect方法即爲收集器，它接收Collector接口的實現作爲具體收集器的收集方法。

Collector接口提供了很多默認實現的方法，我們可以直接使用它們格式化流的結果；也可以自定義Collector接口的實現，從而定製自己的收集器。

這裏先介紹Collector常用默認靜態方法的使用，自定義收集器會在下一篇博文中介紹。

2. 收集器的使用

2.1 歸約

流由一個個元素組成，歸約就是將一個個元素“摺疊”成一個值，如求和、求最值、求平均值都是歸約操作。

2.1.1 計數

long count = list.stream()
                    .collect(Collectors.counting());

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也可以不使用收集器的計數函數：

long count = list.stream().count();

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注意：計數的結果一定是long類型。

2.1.2 最值

例：找出所有人中年齡最大的人

Optional<Person> oldPerson = list.stream()
                    .collect(Collectors.maxBy(Comparator.comparingInt(Person::getAge)));

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計算最值需要使用Collector.maxBy和Collector.minBy，這兩個函數需要傳入一個比較器Comparator.comparingInt，這個比較器又要接收需要比較的字段。
這個收集器將會返回一個Optional類型的值。
Optional類簡介請移步至：Java8新特性——StreamAPI(一)

2.1.3 求和

例：計算所有人的年齡總和

int summing = list.stream()
                    .collect(Collectors.summingInt(Person::getAge));

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當然，既然Java8提供了summingInt，那麼還提供了summingLong、summingDouble。

2.1.4 求平均值

例：計算所有人的年齡平均值

double avg = list.stream()
                    .collect(Collectors.averagingInt(Person::getAge));

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注意：計算平均值時，不論計算對象是int、long、double，計算結果一定都是double。

2.1.5 一次性計算所有歸約操作

Collectors.summarizingInt函數能一次性將最值、均值、總和、元素個數全部計算出來，並存儲在對象IntSummaryStatisics中。
可以通過該對象的getXXX()函數獲取這些值。

2.1.6 連接字符串

例：將所有人的名字連接成一個字符串

String names = list.stream()
                        .collect(Collectors.joining());

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每個字符串默認分隔符爲空格，若需要指定分隔符，則在joining中加入參數即可：

String names = list.stream()
                        .collect(Collectors.joining(", "));

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此時字符串之間的分隔符爲逗號。

2.1.7 一般性的歸約操作

若你需要自定義一個歸約操作，那麼需要使用Collectors.reducing函數，該函數接收三個參數：

• 第一個參數爲歸約的初始值
• 第二個參數爲歸約操作進行的字段
• 第三個參數爲歸約操作的過程

例：計算所有人的年齡總和

Optional<Integer> sumAge = list.stream()
                                    .collect(Collectors.reducing(0,Person::getAge,(i,j)->i+j));

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上面例子中，reducing函數一共接收了三個參數：

• 第一個參數表示歸約的初始值。我們需要累加，因此初始值爲0
• 第二個參數表示需要進行歸約操作的字段。這裏我們對Person對象的age字段進行累加。
• 第三個參數表示歸約的過程。這個參數接收一個Lambda表達式，而且這個Lambda表達式一定擁有兩個參數，分別表示當前相鄰的兩個元素。由於我們需要累加，因此我們只需將相鄰的兩個元素加起來即可。

Collectors.reducing方法還提供了一個單參數的重載形式。
你只需傳一個歸約的操作過程給該方法即可(即第三個參數)，其他兩個參數均使用默認值。

• 第一個參數默認爲流的第一個元素
• 第二個參數默認爲流的元素
  這就意味着，當前流的元素類型爲數值類型，並且是你要進行歸約的對象。

例：採用單參數的reducing計算所有人的年齡總和

Optional<Integer> sumAge = list.stream()
            .filter(Person::getAge)
            .collect(Collectors.reducing((i,j)->i+j));

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2.2 分組

分組就是將流中的元素按照指定類別進行劃分，類似於SQL語句中的GROUPBY。

2.2.1 一級分組

例：將所有人分爲老年人、中年人、青年人

Map<String,List<Person>> result = list.stream()
                                    .collect(Collectors.groupingby((person)->{
        if(person.getAge()>60)
            return "老年人";
        else if(person.getAge()>40)
            return "中年人";
        else
            return "青年人";
                                    }));

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groupingby函數接收一個Lambda表達式，該表達式返回String類型的字符串，groupingby會將當前流中的元素按照Lambda返回的字符串進行分組。
分組結果是一個Map< String,List< Person>>，Map的鍵就是組名，Map的值就是該組的Perosn集合。

2.2.2 多級分組

多級分組可以支持在完成一次分組後，分別對每個小組再進行分組。
使用具有兩個參數的groupingby重載方法即可實現多級分組。

• 第一個參數：一級分組的條件
• 第二個參數：一個新的groupingby函數，該函數包含二級分組的條件

例：將所有人分爲老年人、中年人、青年人，並且將每個小組再分成：男女兩組。

Map<String,Map<String,List<Person>>> result = list.stream()
                                    .collect(Collectors.groupingby((person)->{
        if(person.getAge()>60)
            return "老年人";
        else if(person.getAge()>40)
            return "中年人";
        else
            return "青年人";
                                    },
                                    groupingby(Person::getSex)));

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此時會返回一個非常複雜的結果：Map< String,Map< String,List< Person>>>。

2.2.3 對分組進行統計

擁有兩個參數的groupingby函數不僅僅能夠實現多幾分組，還能對分組的結果進行統計。

例：統計每一組的人數

Map<String,Long> result = list.stream()
                                    .collect(Collectors.groupingby((person)->{
        if(person.getAge()>60)
            return "老年人";
        else if(person.getAge()>40)
            return "中年人";
        else
            return "青年人";
                                    },
                                    counting()));

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此時會返回一個Map< String,Long>類型的map，該map的鍵爲組名，map的值爲該組的元素個數。

將收集器的結果轉換成另一種類型

當使用maxBy、minBy統計最值時，結果會封裝在Optional中，該類型是爲了避免流爲空時計算的結果也爲空的情況。在單獨使用maxBy、minBy函數時確實需要返回Optional類型，這樣能確保沒有空指針異常。然而當我們使用groupingBy進行分組時，若一個組爲空，則該組將不會被添加到Map中，從而Map中的所有值都不會是一個空集合。既然這樣，使用maxBy、minBy方法計算每一組的最值時，將結果封裝在optional對象中就顯得有些多餘。
我們可以使用collectingAndThen函數包裹maxBy、minBy，從而將maxBy、minBy返回的Optional對象進行轉換。

例：將所有人按性別劃分，並計算每組最大的年齡。

Map<String,Integer> map = list.stream()
                            .collect(groupingBy(Person::getSex,
                            collectingAndThen(
                            maxBy(comparingInt(Person::getAge)),
                            Optional::get
                            )));

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此時返回的是一個Map< String,Integer>，String表示每組的組名(男、女)，Integer爲每組最大的年齡。
如果不用collectingAndThen包裹maxBy，那麼最後返回的結果爲Map< String,Optional< Person>>。
使用collectingAndThen包裹maxBy後，首先會執行maxBy函數，該函數執行完後便會執行Optional::get，從而將Optional中的元素取出來。

2.3 分區

分區是分組的一種特殊情況，它只能分成true、false兩組。
分組使用partitioningBy方法，該方法接收一個Lambda表達式，該表達是必須返回boolean類型，partitioningBy方法會將Lambda返回結果爲true和false的元素各分成一組。
partitioningBy方法返回的結果爲Map< Boolean,List< T>>。
此外，partitioningBy方法和groupingBy方法一樣，也可以接收第二個參數，實現二級分區或對分區結果進行統計。