使用 Java 8 Stream API 优化集合操作：条件更新与过滤

本文将深入探讨如何利用 Java 8 Stream API 优化传统循环中涉及集合的条件更新和过滤操作。我们将分析一个具体场景，其中包含根据外部查找结果更新列表元素，并随后进行元素移除的需求。通过讲解 `forEach` 和 `removeIf` 等方法，结合最佳实践和注意事项，帮助开发者更有效地利用 Java 8 特性重构代码，提升代码的简洁性和可读性。

1. 理解原始代码的意图

在重构之前，首先需要清晰地理解原始代码的功能。给定的 Java 方法 getItemManufacturerPriceCodes 主要执行两项操作：

1. 条件更新： 遍历 Item 对象中的 itemPriceCodes 列表。对于列表中的每一个 ItemPriceCode 对象，它会根据 Item 的 manufacturerID 和 ItemPriceCode 的 priceCode，通过 manufacturerPriceCodesRepository 查询 ManufacturerPriceCodes。如果查询结果存在，则将查询到的 ManufacturerPriceCodes 的 name 设置到当前的 ItemPriceCode 对象中。
2. 列表过滤： 在完成所有 ItemPriceCode 的更新后，从 itemPriceCodes 列表中移除所有 recordDeleted 状态为 DELETED 的 ItemPriceCode 对象。

原始代码示例如下：

private Item getItemManufacturerPriceCodes(Item item) {
    List<ItemPriceCode> itemPriceCodes = item.getItemPriceCodes();

    // 1. 条件更新部分
    for(ItemPriceCode ipc : itemPriceCodes) {
        Optional<ManufacturerPriceCodes> mpc = manufacturerPriceCodesRepository.findByManufacturerIDAndPriceCodeAndRecordDeleted(item.getManufacturerID(), ipc.getPriceCode(), NOT_DELETED);
        if (mpc.isPresent()) {
            ipc.setManufacturerPriceCode(mpc.get().getName());
        }
    }

    // 2. 列表过滤部分
    item.getItemPriceCodes()
            .removeIf(ipc -> DELETED.equals(ipc.getRecordDeleted()));

    return item;
}

2. Java 8 Stream API 在此场景下的应用

在 Java 8 中，Stream API 提供了一种声明式处理集合数据的方式。然而，对于涉及“修改现有对象”和“外部查询”的场景，直接使用 map 操作可能并非最直观或最佳选择，因为 map 主要用于将流中的元素转换为新元素，而不是对现有元素进行原地修改并产生副作用。在这种情况下，forEach 和 removeIf 是更合适的工具。

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2.1 替换传统 for 循环进行条件更新

对于原始代码中的第一个操作——遍历列表并根据外部查询结果进行条件更新，我们可以使用 Stream API 的 forEach 方法。forEach 允许我们对流中的每个元素执行一个操作，这非常适合对现有对象进行副作用操作（即修改其状态）。

// 替换传统 for 循环进行条件更新
item.getItemPriceCodes().stream()
    .forEach(ipc -> {
        // 使用 Optional 的 ifPresent 方法简化空值检查
        manufacturerPriceCodesRepository
            .findByManufacturerIDAndPriceCodeAndRecordDeleted(item.getManufacturerID(), ipc.getPriceCode(), NOT_DELETED)
            .ifPresent(mpc -> ipc.setManufacturerPriceCode(mpc.getName()));
    });

这里，我们首先通过 item.getItemPriceCodes().stream() 获取 ItemPriceCode 列表的流。然后，使用 forEach 遍历流中的每个 ipc 对象。在 forEach 内部，我们执行了原始 for 循环中的逻辑：调用 manufacturerPriceCodesRepository 进行查询，并利用 Optional 的 ifPresent 方法优雅地处理了查询结果可能为空的情况，避免了显式的 if (mpc.isPresent()) 判断。

2.2 列表过滤的优化

原始代码中的列表过滤部分已经使用了 Java 8 引入的 removeIf 方法，这是一个非常简洁且高效的列表操作。removeIf 方法接收一个 Predicate 函数式接口作为参数，所有满足该断言的元素都将从列表中移除。因此，这部分代码无需修改，它本身就是 Java 8 的最佳实践。

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// 列表过滤部分（已是 Java 8 风格）
item.getItemPriceCodes()
    .removeIf(ipc -> DELETED.equals(ipc.getRecordDeleted()));

3. 完整的 Java 8 优化方案

结合上述两部分，我们可以将原始方法重构为以下 Java 8 风格：

import java.util.List;
import java.util.Optional;

// 假设 Item, ItemPriceCode, ManufacturerPriceCodes, manufacturerPriceCodesRepository, NOT_DELETED, DELETED 已定义

public class ItemService {

    private ManufacturerPriceCodesRepository manufacturerPriceCodesRepository; // 假设已通过构造函数或依赖注入初始化

    // 构造函数或setter注入 manufacturerPriceCodesRepository
    public ItemService(ManufacturerPriceCodesRepository repository) {
        this.manufacturerPriceCodesRepository = repository;
    }

    private Item getItemManufacturerPriceCodesJava8(Item item) {
        // 获取 ItemPriceCode 列表，并对其进行流式操作以更新元素
        item.getItemPriceCodes().stream()
            .forEach(ipc -> {
                // 根据 Item 的 manufacturerID 和当前 ItemPriceCode 的 priceCode 进行查找
                // 如果找到 ManufacturerPriceCodes，则更新 ItemPriceCode 的 manufacturerPriceCode 字段
                manufacturerPriceCodesRepository
                    .findByManufacturerIDAndPriceCodeAndRecordDeleted(item.getManufacturerID(), ipc.getPriceCode(), NOT_DELETED)
                    .ifPresent(mpc -> ipc.setManufacturerPriceCode(mpc.getName()));
            });

        // 移除所有标记为已删除的 ItemPriceCode
        item.getItemPriceCodes()
            .removeIf(ipc -> DELETED.equals(ipc.getRecordDeleted()));

        return item;
    }
}

4. 注意事项与最佳实践

• 副作用与 forEach： 尽管 forEach 在这里有效地解决了问题，但在 Stream API 中，通常建议避免在中间操作中产生副作用（如修改外部状态或流中的元素）。forEach 是一个终端操作，它被设计用于执行副作用。当需要修改流中的现有元素时，使用 forEach 是一个合理的选择。如果目标是生成一个 新的 集合，其中包含转换后的元素，那么 map 结合 collect 会是更纯粹的函数式方法。

• N+1 查询问题： 在 forEach 循环内部调用 manufacturerPriceCodesRepository 可能会导致“N+1 查询”问题。如果 itemPriceCodes 列表非常大，每次迭代都进行一次数据库查询会严重影响性能。

  • 优化建议： 考虑在进入流操作之前，先收集所有需要查询的 priceCode，然后执行一个批量的数据库查询（例如，findByManufacturerIDAndPriceCodeInAndRecordDeleted），将结果映射到一个 Map<String, ManufacturerPriceCodes> 中。之后，在 forEach 中直接从这个预加载的 Map 中查找，而不是每次都访问数据库。

    // 优化 N+1 查询的思路
    List<String> priceCodesToLookup = item.getItemPriceCodes().stream()
                                      .map(ItemPriceCode::getPriceCode)
                                      .collect(Collectors.toList());

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  Map<String, ManufacturerPriceCodes> mpcMap = manufacturerPriceCodesRepository .findByManufacturerIDAndPriceCodeInAndRecordDeleted(item.getManufacturerID(), priceCodesToLookup, NOT_DELETED) .stream() .collect(Collectors.toMap(ManufacturerPriceCodes::getPriceCode, Function.identity()));

  item.getItemPriceCodes().stream() .forEach(ipc -> Optional.ofNullable(mpcMap.get(ipc.getPriceCode())) .ifPresent(mpc -> ipc.setManufacturerPriceCode(mpc.getName())));

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• 可读性： Stream API 旨在提高代码的可读性和简洁性。对于熟悉 Java 8 的开发者来说，上述重构后的代码通常比传统的 for 循环更易于理解其意图。

• Optional 的正确使用： 在这里，Optional.ifPresent() 被用来优雅地处理查询结果可能为空的情况，避免了繁琐的 null 检查。

5. 总结

通过本教程，我们学习了如何利用 Java 8 Stream API 中的 forEach 和 removeIf 方法，将传统的集合遍历、条件更新和过滤逻辑转换为更简洁、更具声明性的代码。同时，我们也探讨了在实际应用中可能遇到的性能问题（如 N+1 查询）及其优化策略，以及在使用 Stream API 进行副作用操作时的注意事项。掌握这些技巧将有助于您编写更现代、更高效的 Java 代码。

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