如何使用 Stream 的聚合功能

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Java 8 引入的 Stream API 提供了强大的聚合操作，可以方便地对集合进行操作，如过滤、映射、归约和收集等。下面将详细介绍如何使用 Java Stream 的聚合功能，并通过具体示例进行演示。

Stream 的基本聚合操作

1. filter

用于过滤流中的元素，保留符合条件的元素。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");
List<String> filteredNames = names.stream()
                                  .filter(name -> name.startsWith("A"))
                                  .collect(Collectors.toList());
System.out.println(filteredNames); // 输出: [Alice]

2. map

用于将流中的元素映射到另外一个元素，通常用于转换操作。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");
List<Integer> nameLengths = names.stream()
                                 .map(String::length)
                                 .collect(Collectors.toList());
System.out.println(nameLengths); // 输出: [5, 3, 7, 5]

3. reduce

用于将流中的元素反复结合起来，得到一个值。常用于求和、乘积、连接字符串等操作。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
                 .reduce(0, Integer::sum);
System.out.println(sum); // 输出: 15

聚合操作的高级用法

1. 分组 groupingBy

将流中的元素按照某个分类函数进行分类，结果是一个 Map。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David", "Anna");
Map<Character, List<String>> groupedByFirstLetter = names.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(name -> name.charAt(0)));
System.out.println(groupedByFirstLetter);
// 输出: {A=[Alice, Anna], B=[Bob], C=[Charlie], D=[David]}

2. 分区 partitioningBy

将流中的元素按照给定的谓词进行分区，结果是一个包含两个列表的 Map，一个是满足谓词的元素，另一个是不满足谓词的元素。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
Map<Boolean, List<Integer>> partitioned = numbers.stream()
    .collect(Collectors.partitioningBy(n -> n % 2 == 0));
System.out.println(partitioned);
// 输出: {false=[1, 3, 5], true=[2, 4, 6]}

3. 统计 summarizingInt, summarizingDouble, summarizingLong

对流中的元素进行统计，结果是一个包含统计信息的对象，例如数量、总和、最小值、平均值和最大值。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6);
IntSummaryStatistics stats = numbers.stream()
    .collect(Collectors.summarizingInt(Integer::intValue));
System.out.println(stats);
// 输出: IntSummaryStatistics{count=6, sum=21, min=1, average=3.500000, max=6}

4. 收集到集合 toList, toSet, toMap

将流中的元素收集到不同类型的集合中。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David", "Alice");
Set<String> nameSet = names.stream()
                           .collect(Collectors.toSet());
System.out.println(nameSet); // 输出: [Alice, Bob, Charlie, David]

Map<String, Integer> nameLengthMap = names.stream()
    .distinct()
    .collect(Collectors.toMap(name -> name, String::length));
System.out.println(nameLengthMap); // 输出: {Alice=5, Bob=3, Charlie=7, David=5}

完整示例

以下是一个使用 Stream API 进行聚合操作的完整示例：

import java.util.*;
import java.util.stream.*;

public class StreamAggregationExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David", "Anna");

        // 过滤
        List<String> filteredNames = names.stream()
                                          .filter(name -> name.startsWith("A"))
                                          .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("Filtered Names: " + filteredNames);

        // 映射
        List<Integer> nameLengths = names.stream()
                                         .map(String::length)
                                         .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("Name Lengths: " + nameLengths);

        // 归约
        int totalLength = names.stream()
                               .map(String::length)
                               .reduce(0, Integer::sum);
        System.out.println("Total Length of All Names: " + totalLength);

        // 分组
        Map<Character, List<String>> groupedByFirstLetter = names.stream()
            .collect(Collectors.groupingBy(name -> name.charAt(0)));
        System.out.println("Grouped By First Letter: " + groupedByFirstLetter);

        // 分区
        Map<Boolean, List<String>> partitionedByLength = names.stream()
            .collect(Collectors.partitioningBy(name -> name.length() > 3));
        System.out.println("Partitioned By Length > 3: " + partitionedByLength);

        // 统计
        IntSummaryStatistics stats = names.stream()
            .collect(Collectors.summarizingInt(String::length));
        System.out.println("Statistics: " + stats);

        // 收集到 Set
        Set<String> nameSet = names.stream()
                                   .collect(Collectors.toSet());
        System.out.println("Names as Set: " + nameSet);

        // 收集到 Map
        Map<String, Integer> nameLengthMap = names.stream()
            .distinct()
            .collect(Collectors.toMap(name -> name, String::length));
        System.out.println("Names and Their Lengths: " + nameLengthMap);
    }
}

总结

Java 8 的 Stream API 提供了强大的聚合操作，可以方便地对集合进行各种复杂的操作，包括过滤、映射、归约、分组和统计等。通过掌握这些操作，可以编写出简洁、高效且易于维护的代码。