Java™ 教程（聚合概括操做）

聚合概括操做

聚合操做一節描述了下列操做管道，計算集合roster中全部男性成員的平均年齡：

double average = roster
    .stream()
    .filter(p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE)
    .mapToInt(Person::getAge)
    .average()
    .getAsDouble();

JDK包含許多終端操做（好比average、sum、min、max和count），它們經過組合流的內容返回一個值，這些操做稱爲概括操做。JDK還包含返回一個集合而不是單個值的概括操做，許多概括操做執行特定的任務，例如查找值的平均值或將元素分組到類別中。可是，JDK爲你提供了通用的reduce和collect操做，本節將詳細介紹這些操做。

你能夠在示例ReductionExamples中找到本節中描述的代碼摘錄。

Stream.reduce方法

Stream.reduce方法是一種通用的概括操做，考慮如下管道，它計算集合roster中男性成員的年齡總和，它使用Stream.sum概括操做。

Integer totalAge = roster
    .stream()
    .mapToInt(Person::getAge)
    .sum();

將其與下面使用流的管道進行比較，使用Stream.reduce操做計算相同的值：

Integer totalAgeReduce = roster
   .stream()
   .map(Person::getAge)
   .reduce(
       0,
       (a, b) -> a + b);

本例中的reduce操做有兩個參數：

• identity：標識元素既是概括的初始值，也是流中沒有元素時的默認結果，在本例中，標示元素爲0，這是年齡總和的初始值，若是集合roster中沒有成員，則爲默認值。
• accumulator：累加器函數接受兩個參數：概括的部分結果（在本例中，是到目前爲止全部處理過的整數的和）和流的下一個元素（在本例中，是一個整數），它返回一個新的局部結果。在本例中，累加器函數是一個lambda表達式，它添加兩個Integer值並返回一個Integer值：(a, b) -> a + b。
  
  reduce操做老是返回一個新值，可是，accumulator函數每次處理流的元素時也會返回一個新值，假設你但願將流的元素概括爲更復雜的對象，例如集合，這可能會影響應用程序的性能。若是reduce操做涉及向集合添加元素，那麼每次累加器函數處理一個元素時，它都會建立一個包含該元素的新集合，這是低效的，相反，更新現有的集合將更有效，你可使用Stream.collect來實現這一點。

Stream.collect方法

與reduce方法不一樣，collect方法修改或改變現有值，而reduce方法在處理元素時老是建立一個新值。

考慮如何找到流中值的平均值，你須要兩段數據：值的總數和這些值的和。然而，與reduce方法和全部其餘概括方法同樣，collect方法只返回一個值，你能夠建立一個包含成員變量的新數據類型，該成員變量跟蹤值的總數和這些值的總和，例以下面的類Averager：

class Averager implements IntConsumer {
    private int total = 0;
    private int count = 0;
        
    public double average() {
        return count > 0 ? ((double) total)/count : 0;
    }
        
    public void accept(int i) { total += i; count++; }
    public void combine(Averager other) {
        total += other.total;
        count += other.count;
    }
}

下面的管道使用Averager類和collect方法計算全部男性成員的平均年齡：

Averager averageCollect = roster.stream()
    .filter(p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE)
    .map(Person::getAge)
    .collect(Averager::new, Averager::accept, Averager::combine);
                   
System.out.println("Average age of male members: " +
    averageCollect.average());

本例中的collect操做接受三個參數：

• supplier：supplier是個工廠方法，它構造新的實例，對於collect操做，它建立結果容器的實例，在本例中，它是Averager類的一個新實例。
• accumulator：accumulator函數將流元素合併到結果容器中，在本例中，它經過將count變量增長1，並將流元素的值添加到total成員變量中，該元素是一個整數，表示男性成員的年齡，來修改Averager結果容器。
• combiner：combiner函數接受兩個結果容器併合並它們的內容，在本例中，它經過將count變量與另外一個Averager實例的count成員變量相加，並將另外一個Averager實例的total成員變量的值添加到total成員變量中，從而修改Averager結果容器。

請注意如下：

• supplier是lambda表達式（或方法引用），而不是reduce操做中的identity元素之類的值。
• accumulator和combiner函數不返回值。
• 你可使用並行流的collect操做（若是你使用並行流運行collect方法，那麼每當combiner函數建立一個新對象時，JDK都會建立一個新線程，例如本例中的Averager對象，所以，你沒必要擔憂同步）。

雖然JDK提供了計算流中元素平均值的average操做，可是若是須要從流的元素中計算多個值，可使用collect操做和自定義類。

collect操做最適合於集合，下面的示例使用collect操做將男性成員的名稱放入集合中：

List<String> namesOfMaleMembersCollect = roster
    .stream()
    .filter(p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE)
    .map(p -> p.getName())
    .collect(Collectors.toList());

這個版本的collect操做只接受Collector類型的一個參數，該類封裝了collect操做中用做參數的函數，該操做須要三個參數（supplier、accumulator和combiner函數）。

Collectors類包含許多有用的概括操做，好比將元素累積到集合中，並根據各類標準彙總元素，這些概括操做返回類Collector的實例，所以能夠將它們用做collect操做的參數。

本例使用Collectors.toList操做，它將流元素累積到List的新實例中，與Collectors類中的大多數操做同樣，toList操做符返回Collector的實例，而不是集合。

如下示例按性別將集合roster的成員分組：

Map<Person.Sex, List<Person>> byGender =
    roster
        .stream()
        .collect(
            Collectors.groupingBy(Person::getGender));

groupingBy操做返回一個map，其鍵是應用指定爲其參數的lambda表達式（稱爲分類函數）所獲得的值。在本例中，返回的map包含兩個鍵，Person.Sex.MALE和Person.Sex.FEMALE，鍵對應的值是List的實例，其中包含流元素，當分類函數處理這些元素時，這些元素與鍵值對應。例如，與鍵Person.Sex.MALE對應的值是一個包含全部男性成員的List實例。

如下示例檢索集合roster中每一個成員的姓名，並按性別將其分組：

Map<Person.Sex, List<String>> namesByGender =
    roster
        .stream()
        .collect(
            Collectors.groupingBy(
                Person::getGender,                      
                Collectors.mapping(
                    Person::getName,
                    Collectors.toList())));

本例中的groupingBy操做接受兩個參數，一個分類函數和一個Collector實例，Collector參數稱爲下游收集器，這是Java運行時應用於另外一個收集器的結果的收集器。所以，這個groupingBy操做使你可以對groupingBy操做符建立的List值應用collect方法。此示例應用收集器mapping，它將mapping函數Person::getName應用於流的每一個元素。所以，產生的流只包含成員的名稱，包含一個或多個下游收集器的管道（如本例）稱爲多級概括。

下面的示例檢索每種性別成員的總年齡：

Map<Person.Sex, Integer> totalAgeByGender =
    roster
        .stream()
        .collect(
            Collectors.groupingBy(
                Person::getGender,                      
                Collectors.reducing(
                    0,
                    Person::getAge,
                    Integer::sum)));

reducing操做須要三個參數：

• identity：如Stream.reduce操做，若是流中沒有元素，則identity元素既是概括的初始值，也是缺省結果，在這個例子中，identity元素是0，這是年齡總和的初始值，若是不存在成員，則爲默認值。
• mapper：reducing操做將此mapper函數應用於全部流元素，在本例中，mapper檢索每一個成員的年齡。
• operation：operation函數用於概括映射值，在本例中，operation函數添加Integer值。

下面的例子檢索了每種性別成員的平均年齡：

Map<Person.Sex, Double> averageAgeByGender = roster
    .stream()
    .collect(
        Collectors.groupingBy(
            Person::getGender,                      
            Collectors.averagingInt(Person::getAge)));

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