
在Java Stream API中,Collector接口是执行可变结果的归约操作的关键。它定义了如何将流中的元素累积到一个可变容器中,并在必要时将多个容器合并,最终转换为一个最终结果。虽然Java提供了Collectors工具类中的许多预定义收集器,但在面对特定业务逻辑时,我们往往需要实现自定义的Collector。
Collector接口有三个泛型类型:<T, A, R>,分别代表流中元素的类型(T)、可变累加器的类型(A)和最终结果的类型(R)。创建自定义Collector最常用的方法是使用Collector.of()静态工厂方法,它接受以下函数式接口作为参数:
关键在于,传递给Collector.of()的这些函数(supplier、accumulator、combiner、finisher)不需要是累加器类型A的成员方法。它们可以是任何符合函数签名的lambda表达式或方法引用,这为我们提供了极大的灵活性。
自定义Collector的核心在于选择或创建合适的累加器类型A。根据收集逻辑的复杂性,我们可以有多种选择。
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对于只需要累积少量基本类型数据的场景,使用一个单元素数组(如int[1])作为累加器A是一种简洁高效的方法。
示例:计算流中整数的和
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
import java.util.stream.Collector;
import java.util.stream.Stream;
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Map;
import java.util.AbstractMap;
public class CustomCollectorExamples {
/**
* 创建一个收集器,计算流中整数的总和。
* 使用 int[1] 作为可变累加器。
*/
public static Collector<Integer, ?, Integer> sumIntegers() {
return Collector.of(
() -> new int[1], // supplier: 创建一个包含一个整数的数组,初始值为0
(a, i) -> a[0] += i, // accumulator: 将当前整数累加到数组的第一个元素
(a, b) -> { a[0] += b[0]; return a; }, // combiner: 合并两个数组,将b的值加到a中
a -> a[0], // finisher: 返回数组的第一个元素作为最终结果
Collector.Characteristics.UNORDERED // 特性:处理顺序不影响结果
);
}
public static void main(String[] args) {
List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
Integer totalSum = numbers.stream().collect(sumIntegers());
System.out.println("Sum of numbers (using int[1]): " + totalSum); // Output: 15
}
}这里,int[1]作为可变累加器A,其第一个元素用于存储当前的和。这种方式避免了创建额外的包装类。
Java标准库中提供了许多线程安全或功能丰富的工具类,它们可以直接用作累加器A,特别是在处理并行流时。
示例:使用 AtomicInteger 计算并发流中的和
AtomicInteger是一个线程安全的整数包装类,非常适合在并行流中作为累加器。
// ... (在 CustomCollectorExamples 类中)
/**
* 创建一个收集器,计算流中整数的总和,支持并发。
* 使用 AtomicInteger 作为可变累加器。
*/
public static Collector<Integer, ?, Integer> concurrentSumIntegers() {
return Collector.of(
AtomicInteger::new, // supplier: 创建一个新的 AtomicInteger,初始值为0
AtomicInteger::addAndGet, // accumulator: 将当前整数添加到 AtomicInteger
(a, b) -> { a.addAndGet(b.intValue()); return a; }, // combiner: 合并两个 AtomicInteger
AtomicInteger::intValue, // finisher: 返回 AtomicInteger 的整数值
Collector.Characteristics.UNORDERED, // 特性:处理顺序不影响结果
Collector.Characteristics.CONCURRENT // 特性:支持并发累积
);
}
public static void main(String[] args) {
// ... (previous main method content)
Integer concurrentTotalSum = numbers.parallelStream().collect(concurrentSumIntegers());
System.out.println("Sum of numbers (using AtomicInteger, parallel): " + concurrentTotalSum); // Output: 15
}
}通过指定CONCURRENT特性,Collector可以更有效地在并行流中工作。
当累加器需要存储多个相关值时,可以使用Map.Entry、List或其他标准库中的复合类型。
示例:收集Map中值最大的所有键
假设我们有一个Map<K, Integer>,我们想找出所有值等于最大值的键,并以List<K>的形式返回。累加器需要同时存储当前找到的最大值和对应键的列表。AbstractMap.SimpleEntry<List<K>, Integer>可以作为合适的累加器类型。
// ... (在 CustomCollectorExamples 类中)
/**
* 创建一个收集器,从 Map.Entry<K, Integer> 流中找出值最大的所有键。
* 使用 AbstractMap.SimpleEntry<List<K>, Integer> 作为可变累加器。
*/
public static <K> Collector<Map.Entry<K, Integer>, ?, List<K>> keysToMaximum() {
return Collector.of(
() -> new AbstractMap.SimpleEntry<>(new ArrayList<K>(), Integer.MIN_VALUE), // supplier: 初始列表为空,最大值为 int 最小值
(current, next) -> { // accumulator: 处理每个 Map.Entry
int max = current.getValue();
int value = next.getValue();
if (value >= max) {
if (value > max) { // 发现更大的值,清空列表并更新最大值
current.setValue(value);
current.getKey().clear();
}
current.getKey().add(next.getKey()); // 添加当前键
}
},
(a, b) -> { // combiner: 合并两个累加器
int maxA = a.getValue();
int maxB = b.getValue();
if (maxA <= maxB) { // b 的最大值更大或相等
if (maxA == maxB) { // 如果最大值相等,则合并键列表
b.getKey().addAll(a.getKey());
}
return b; // 返回包含更大(或相等)最大值的累加器
}
return a; // a 的最大值更大
},
Map.Entry::getKey // finisher: 返回累加器中的键列表
);
}
public static void main(String[] args) {
// ... (previous main method content)
Map<String, Integer> scores = Map.of("Alice", 90, "Bob", 95, "Charlie", 95, "David", 88);
List<String> topScorers = scores.entrySet().stream().collect(keysToMaximum());
System.out.println("Top scorers: " + topScorers); // Output: [Bob, Charlie] (顺序可能不同)
}
}当没有合适的现有类型,且累加器逻辑相对复杂时,可以利用匿名内部类(或在Java 16+中使用匿名记录)作为临时的、局部的累加器类型。这种方式将累加器的状态和部分逻辑封装在一起,但又避免了创建独立的具名类文件。
示例:使用匿名类实现收集Map中值最大的所有键
// ... (在 CustomCollectorExamples 类中)
/**
* 创建一个收集器,从 Map.Entry<K, Integer> 流中找出值最大的所有键。
* 使用匿名类作为可变累加器。
*/
public static <K> Collector<Map.Entry<K, Integer>, ?, List<K>> keysToMaximumWithAnonymousClass() {
return Collector.of(
() -> new Object() { // supplier: 创建一个匿名类的实例作为累加器
int max = Integer.MIN_VALUE;
final List<K> keys = new ArrayList<>();
},
(current, next) -> { // accumulator: 处理每个 Map.Entry
int value = next.getValue();
if (value >= current.max) {
if (value > current.max) {
current.max = value;
current.keys.clear();
}
current.keys.add(next.getKey());
}
},
(a, b) -> { // combiner: 合并两个匿名类累加器
if (a.max <= b.max) {
if (a.max == b.max) {
b.keys.addAll(a.keys);
}
return b;
}
return a;
},
a -> a.keys // finisher: 返回匿名类实例中的键列表
);
}
public static void main(String[] args) {
// ... (previous main method content)
Map<String, Integer> scores = Map.of("Alice", 90, "Bob", 95, "Charlie", 95, "David", 88);
List<String> topScorersAnonymous = scores.entrySet().stream().collect(keysToMaximumWithAnonymousClass());
System.out.println("Top scorers (using anonymous class): " + topScorersAnonymous); // Output: [Bob, Charlie] (顺序可能不同)
}
}这种方法在不引入额外具名类的情况下,为复杂的累加状态提供了清晰的封装。
Java Stream API的Collector.of()方法为自定义数据收集提供了强大的灵活性。通过巧妙地选择累加器类型A,并利用lambda表达式和方法引用实现supplier、accumulator、combiner和finisher,我们可以在不引入额外具名累加器类的情况下,实现各种复杂的流归约操作。掌握这些技巧,能够帮助我们编写出更简洁、高效且可维护的Stream处理代码。
以上就是Java Stream Collector自定义实现:灵活构建累加器与收集逻辑的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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