stream流常用方法 stream流处理大数据 Java Stream API详解

本文详细介绍了如何利用java stream api中的`collectors.tomap`方法，在将数据收集到`map`时，优雅地处理重复键的累加逻辑。重点阐述了如何通过提供合适的合并函数和map工厂，避免预先创建map的冗余操作，实现简洁高效的数据聚合，特别适用于`bigdecimal`等数值类型的求和场景。

在日常的Java开发中，我们经常需要将一个对象集合转换成一个Map，其中键由对象的某个属性派生，值由对象的另一个属性派生。更进一步，当存在重复的键时，我们可能需要对这些重复键对应的值进行聚合操作，例如求和、取最大值或最小值等。Java 8引入的Stream API提供了一种强大且声明式的方式来完成这类任务，尤其是Collectors.toMap方法。

本教程将专注于解决一个常见场景：给定一个Position对象列表，需要将其转换为Map<PositionKey, BigDecimal>。如果一个PositionKey已经存在于Map中，则需要将其对应的BigDecimal值与新值相加；如果不存在，则添加新的键值对。我们将探讨如何使用Collectors.toMap的四个参数版本来优雅地实现这一功能，并优化常见的陷阱。

Collectors.toMap方法有多个重载，其中最强大的是接受四个参数的版本：public static <T, K, U, M extends Map<K, U>> Collector<T, ?, M> toMap(Function<? super T, ? extends K> keyMapper, Function<? super T, ? extends U> valueMapper, BinaryOperator<U> mergeFunction, Supplier<M> mapFactory)

假设我们有以下两个类定义：

import java.math.BigDecimal;import java.util.Objects;// 用于Map的键private static class PositionKey {    String assetId;    String currencyId;    public PositionKey(String assetId, String currencyId) {        this.assetId = assetId;        this.currencyId = currencyId;    }    // 必须实现equals和hashCode方法，以确保Map键的正确性    @Override    public boolean equals(Object o) {        if (this == o) return true;        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;        PositionKey that = (PositionKey) o;        return Objects.equals(assetId, that.assetId) &&               Objects.equals(currencyId, that.currencyId);    }    @Override    public int hashCode() {        return Objects.hash(assetId, currencyId);    }    @Override    public String toString() {        return "PositionKey{" +               "assetId='" + assetId + '\'' +               ", currencyId='" + currencyId + '\'' +               '}';    }}// 原始数据对象private static class Position {    Long portfolioId;    String assetId;    String currencyId;    BigDecimal value;    public Position(Long portfolioId, String assetId, String currencyId, BigDecimal value) {        this.portfolioId = portfolioId;        this.assetId = assetId;        this.currencyId = currencyId;        this.value = value;    }    public Long getPortfolioId() { return portfolioId; }    public String getAssetId() { return assetId; }    public String getCurrencyId() { return currencyId; }    public BigDecimal getValue() { return value; }}

我们的目标是根据portfolioId获取一系列Position对象，然后将它们聚合到一个Map<PositionKey, BigDecimal>中，其中相同PositionKey的值需要累加。

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一个常见的、但不够理想的实现尝试如下：

import java.util.HashMap;import java.util.List;import java.util.Map;import java.util.stream.Collectors;import static java.util.stream.Collectors.toMap;public class PositionAggregator {    // 模拟获取Position列表的方法    private List<Position> getPositions(final Long portfolioId) {        // 实际应用中会从数据库或其他数据源获取        return List.of(            new Position(portfolioId, "AAPL", "USD", new BigDecimal("100.50")),            new Position(portfolioId, "GOOG", "USD", new BigDecimal("200.75")),            new Position(portfolioId, "AAPL", "USD", new BigDecimal("50.25")), // 重复键            new Position(portfolioId, "MSFT", "EUR", new BigDecimal("150.00"))        );    }    public Map<PositionKey, BigDecimal> getMapInitialAttempt(final Long portfolioId) {        final Map<PositionKey, BigDecimal> map = new HashMap<>(); // 预先创建Map        return getPositions(portfolioId).stream()            .collect(                toMap(                    position ->                        new PositionKey(                            position.getAssetId(),                            position.getCurrencyId()),                    position -> position.getValue(),                    (oldValue, newValue) -> oldValue != null ? oldValue.add(newValue) : newValue, // 合并函数                    () -> map)); // 将预先创建的Map作为工厂    }}

上述实现的问题在于，它在Stream处理之前就创建了一个HashMap实例，并将其作为mapFactory传递给toMap。虽然这种方式在某些情况下可能“工作”，但它违背了Stream API的函数式编程原则，即Stream操作应该是无副作用的，并且不依赖于外部可变状态。toMap的mapFactory参数的本意是提供一个新的Map实例的创建逻辑，而不是传入一个已经存在的实例。

解决上述问题的关键在于正确使用mapFactory参数。我们应该提供一个Supplier，它在每次需要创建新Map时（即Stream开始收集时）返回一个新的Map实例。对于HashMap，这可以简单地通过方法引用HashMap::new来实现，或者使用Lambda表达式() -> new HashMap<>()。

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以下是优化后的实现：

import java.math.BigDecimal;import java.util.HashMap;import java.util.List;import java.util.Map;import java.util.stream.Collectors;import static java.util.stream.Collectors.toMap;public class PositionAggregatorOptimized {    // ... (PositionKey 和 Position 类定义同上) ...    private List<Position> getPositions(final Long portfolioId) {        return List.of(            new Position(portfolioId, "AAPL", "USD", new BigDecimal("100.50")),            new Position(portfolioId, "GOOG", "USD", new BigDecimal("200.75")),            new Position(portfolioId, "AAPL", "USD", new BigDecimal("50.25")),            new Position(portfolioId, "MSFT", "EUR", new BigDecimal("150.00"))        );    }    /**     * 使用Java Stream API聚合Position数据到Map，并累加重复键的值。     * 采用HashMap::new作为Map工厂，实现更简洁、函数式。     *     * @param portfolioId 投资组合ID     * @return 聚合后的Map<PositionKey, BigDecimal>     */    public Map<PositionKey, BigDecimal> getAggregatedPositionMap(final Long portfolioId) {        return getPositions(portfolioId).stream()            .collect(                toMap(                    position -> new PositionKey(                        position.getAssetId(),                        position.getCurrencyId()),                    position -> position.getValue(),                    // 合并函数：BigDecimal是不可变的，add方法返回一个新的BigDecimal实例                    (oldValue, newValue) -> oldValue.add(newValue),                    // Map工厂：每次收集时创建一个新的HashMap实例                    HashMap::new)); // 推荐使用方法引用                    // 或者使用Lambda表达式: () -> new HashMap<>()    }    public static void main(String[] args) {        PositionAggregatorOptimized aggregator = new PositionAggregatorOptimized();        Long testPortfolioId = 123L;        Map<PositionKey, BigDecimal> result = aggregator.getAggregatedPositionMap(testPortfolioId);        System.out.println("聚合结果:");        result.forEach((key, value) -> System.out.println(key + " -> " + value));        // 预期输出:        // PositionKey{assetId='GOOG', currencyId='USD'} -> 200.75        // PositionKey{assetId='MSFT', currencyId='EUR'} -> 150.00        // PositionKey{assetId='AAPL', currencyId='USD'} -> 150.75 (100.50 + 50.25)    }}

代码解释：

通过使用Collectors.toMap的四参数重载，并正确提供HashMap::new作为mapFactory，我们能够实现一个简洁、高效且符合函数式编程风格的Map值累加操作。

核心优势：

注意事项：

掌握这种Stream聚合模式，对于处理复杂的数据转换和聚合任务将大有裨益。

以上就是Java Stream API：高效聚合Map值并处理重复键的累加逻辑的详细内容，更多请关注乐哥常识网其它相关文章！