JAVA8 stream中三个参数的reduce方法对List进行分组统计操作

背景

平时在编写前端代码时，习惯使用lodash来编写‘野生'的JavaScript;

lodash提供来一套完整的API对JS对象（Array,Object,Collection等）进行操作，这其中就包括_.groupBy 和 _.reduce，即分组和'聚合'（reduce不知道该怎么翻译合适）。

使用这些‘野生'的API能够极大的提高我本人编写JS代码的效率。而JAVA8开始支持stream和lambda表达式，这些和lodash的API有很多类似的功能。因此我在熟悉lodash的前提下尝试使用JAVA8的新特性减少冗余代码的编写。

需求

在开发后端某功能接口的过程中，需要对一个从数据库中取出的数据List<T>进行按照ID进行聚合统计

JAVA8 reduce API

API个人理解

<U> U reduce(U u,BiFunction<U,? super T,U> accumulator,BinaryOperator<U> combiner) #第一个参数返回实例u，传递你要返回的U类型对象的初始化实例u #第二个参数累加器accumulator，可以使用二元ℷ表达式（即二元lambda表达式），声明你在u上累加你的数据来源t的逻辑 #例如(u,t)->u.sum(t),此时lambda表达式的行参列表是返回实例u和遍历的集合元素t，函数体是在u上累加t #第三个参数组合器combiner，同样是二元ℷ表达式，(u,t)->u #lambda表达式行参列表同样是(u,t)，函数体返回的类型则要和第一个参数的类型保持一致

伪代码

 #1.声明一个返回结果U
 #2.对List<T>进行遍历，在U和每个T实例上应用一个累加器进行累加操作
 #3.返回最终结果U
 U result = identity;
 for (T element : this stream)
   result = accumulator.apply(result, element)
 return result;

数据准备

var source =
[
  {"name": "A","type": "san","typeValue": 1.0,"count": 2},
  {"name": "A","type": "nas","typeValue": 13.0,"count": 1},
  {"name": "B","type": "san","typeValue": 112.0,"count": 3},
  {"name": "C","type": "san","typeValue": 43.0,"count": 5},
  {"name": "B","type": "nas","typeValue": 77.0,"count": 7}
];
var target =
[
  {
    "name": "A",
    "count": 3,
    "totalTypeValue": 14.0,
    "bazList": [
      {
        "type": "san",
        "typeValue": 1.0
      },
      {
        "type": "nas"
        "typeValue": 13.0
      }
    ]
  }, 
  {
    "name": "B",
    "count": 10,
    "totalTypeValue": 189.0,
    "bazList": [
      {
        "type": "san",
        "typeValue": 112.0
      }, {
        "type": "nas"
        "typeValue": 77.0
      }
    ]
  }, 
  {
    "name": "C",
    "count": 5,
    "totalTypeValue": 43.0,
    "bazList": [
      {
        "type": "san",
        "typeValue": 43.0
      }
    ]
  }
];

Code

讲了那么多废话，这个才是最直接的

代码执行大意

对 List<Foo> 按照name分组统计得到 List<Bar>

ReduceTest.java

import com.google.common.collect.Lists;
import Bar;
import Foo; 
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors; 
 
public class ReduceTest {
  
  public static void main(String[] args) throws Exception{
    List<Foo> fooList = Lists.newArrayList(
      new Foo("A","san",1.0,2),
      new Foo("A","nas",13.0,1),
      new Foo("B","san",112.0,3),
      new Foo("C","san",43.0,5),
      new Foo("B","nas",77.0,7)
    );
    List<Bar> barList = Lists.newArrayList();
    fooList
      .stream()
      .collect(Collectors.groupingBy(Foo::getName,Collectors.toList()))
      .forEach((name,fooListByName)->{
        Bar bar = new Bar();
        bar = fooListByName
            .stream()
            .reduce(bar,(u,t)->u.sum(t),(u,t)->u);
        System.out.println(bar.toString());
        barList.add(bar);
      });
  }
  /*
  输出结果
  name:A
  count:3
  totalTypeValue:14.0
  bazList:
    type:san
    typeValue:1.0
    type:nas
    typeValue:13.0
  
  name:B
  count:10
  totalTypeValue:189.0
  bazList:
    type:san
    typeValue:112.0
    type:nas
    typeValue:77.0
  
  name:C
  count:5
  totalTypeValue:43.0
  bazList:
    type:san
    typeValue:43.0
  */
}

Foo.java

public class Foo{
  private String name;
  private String type;
  private Double typeValue;
  private Integer count;
 
  public Foo(String name, String type, Double typeValue, Integer count) {
    this.name = name;
    this.type = type;
    this.typeValue = typeValue;
    this.count = count;
  }
 
  public String getName() {
    return name;
  }
 
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
 
  public String getType() {
    return type;
  }
 
  public void setType(String type) {
    this.type = type;
  }
 
  public Double getTypeValue() {
    return typeValue;
  }
 
  public void setTypeValue(Double typeValue) {
    this.typeValue = typeValue;
  }
 
  public Integer getCount() {
    return count;
  }
 
  public void setCount(Integer count) {
    this.count = count;
  }
}

Bar.java

import com.google.common.collect.Lists; 
import java.util.List; 
public class Bar{
  private String name;
  private Integer count;
  private Double totalTypeValue;
  private List<Baz> bazList;
 
  public Bar() {
    this.name = null;
    this.count = 0;
    this.totalTypeValue = 0.0;
    this.bazList = Lists.newArrayList();
  }
 
  public Bar sum(Foo foo){
    if(name == null){
      this.name = foo.getName();
    }
    this.count += foo.getCount();
    this.totalTypeValue += foo.getTypeValue();
    this.bazList.add(new Baz(foo.getType(),foo.getTypeValue()));
    return this;
  }
 
  public String getName() {
    return name;
  }
 
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
 
  public Integer getCount() {
    return count;
  }
 
  public void setCount(Integer count) {
    this.count = count;
  }
 
  @Override
  public String toString() {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    sb.append("name:").append(this.name).append(System.lineSeparator());
    sb.append("count:").append(this.count).append(System.lineSeparator());
    sb.append("totalTypeValue:").append(this.totalTypeValue).append(System.lineSeparator());
    sb.append("bazList:").append(System.lineSeparator());
    this.bazList.forEach(baz->{
      sb.append("\t").append("type:").append(baz.getType()).append(System.lineSeparator());
      sb.append("\t").append("typeValue:").append(baz.getTypeValue()).append(System.lineSeparator());
    });
    return sb.toString();
  }
}

Baz.java

public class Baz{
  private String type;
  private Double typeValue;
 
  public Baz(String type, Double typeValue) {
    this.type = type;
    this.typeValue = typeValue;
  }
 
  public String getType() {
    return type;
  }
 
  public void setType(String type) {
    this.type = type;
  }
 
  public Double getTypeValue() {
    return typeValue;
  }
 
  public void setTypeValue(Double typeValue) {
    this.typeValue = typeValue;
  }
}

PS

等下次有空补上不使用stream().reduce 实现同样操作的比较繁琐的代码，啦啦啦啦啦~~~

补充知识：Java8collect、reduce方法聚合操作详解

Stream的基本概念

Stream和集合的区别：

1.Stream不会自己存储元素。元素储存在底层集合或者根据需要产生。

2.Stream操作符不会改变源对象。相反，它会返回一个持有结果的新的Stream。

3.Stream操作可能是延迟执行的，这意味着它们会等到需要结果的时候才执行。

Stream操作的基本过程,可以归结为3个部分：

创建一个Stream。

在一个或者多个操作中，将指定的Stream转换为另一个Stream的中间操作。

通过终止（terminal）方法来产生一个结果。该操作会强制它之前的延时操作立即执行，这之后该Stream就不能再被使用了。

中间操作都是filter()、distinct()、sorted()、map()、flatMap()等，其一般是对数据集的整理（过滤、排序、匹配、抽取等）。

终止方法往往是完成对数据集中数据的处理，如forEach()，还有allMatch()、anyMatch()、findAny()、 findFirst()，数值计算类的方法有sum、max、min、average等等。终止方法也可以是对集合的处理，如reduce()、 collect()等等。

reduce()方法的处理方式一般是每次都产生新的数据集，而collect()方法是在原数据集的基础上进行更新，过程中不产生新的数据集。

List nums = Arrays.asList(1, 3, null, 8, 7, 8, 13, 10);

nums.stream().filter(num -> num != null).distinct().forEach(System.out::println);

上面代码实现为过滤null值并去重，遍历结果，实现简洁明了。使用传统方法就相对繁琐的多。另外其中 forEach即为终止操作方法，如果无该方法上面代码就没有任何操作。

filter、map、forEach、findAny等方法的使用都比较简单，这里省略。

下面介绍强大的聚合操作，其主要分为两种：

可变聚合：把输入的元素们累积到一个可变的容器中，比如Collection或者StringBuilder；

其他聚合：除去可变聚合，剩下的，一般都不是通过反复修改某个可变对象，而是通过把前一次的汇聚结果当成下一次的入参，反复如此。比如reduce，count，allMatch；

聚合操作reduce

Stream.reduce，返回单个的结果值，并且reduce操作每处理一个元素总是创建一个新值。常用的方法有average, sum, min, max, count，使用reduce方法都可实现。

这里主要介绍reduce方法：

T reduce(T identity, BinaryOperator accumulator)

identity：它允许用户提供一个循环计算的初始值。accumulator：计算的累加器，其方法签名为apply(T t,U u)，在该reduce方法中第一个参数t为上次函数计算的返回值，第二个参数u为Stream中的元素，这个函数把这两个值计算apply，得到的和会被赋值给下次执行这个方法的第一个参数。有点绕看代码：

int value = Stream.of(1, 2, 3, 4).reduce(100, (sum, item) -> sum + item);
Assert.assertSame(value, 110);
/* 或者使用方法引用 */
value = Stream.of(1, 2, 3, 4).reduce(100, Integer::sum);

这个例子中100即为计算初始值，每次相加计算值都会传递到下一次计算的第一个参数。

reduce还有其它两个重载方法：

Optional reduce(BinaryOperatoraccumulator):与上面定义基本一样，无计算初始值，所以他返回的是一个Optional。

U reduce(U identity, BiFunction accumulator, BinaryOperator combiner):与前面两个参数的reduce方法几乎一致，你只要注意到BinaryOperator其实实现了BiFunction和BinaryOperator两个接口。

收集结果collect

当你处理完流时，通常只是想查看一下结果，而不是将他们聚合为一个值。先看collect的基础方法，它接受三个参数：

R collect(Supplier supplier, BiConsumer accumulator, BiConsumer combiner)

supplier：一个能创造目标类型实例的方法。accumulator：一个将当元素添加到目标中的方法。combiner：一个将中间状态的多个结果整合到一起的方法（并发的时候会用到）。接着看代码：

Stream stream = Stream.of(1, 2, 3, 4).filter(p -> p > 2);

List result = stream.collect(() -> new ArrayList<>(), (list, item) -> list.add(item), (one, two) -> one.addAll(two));
/* 或者使用方法引用 */
result = stream.collect(ArrayList::new, List::add, List::addAll);

这个例子即为过滤大于2的元素，将剩余结果收集到一个新的list中。

第一个方法生成一个新的ArrayList；

第二个方法中第一个参数是前面生成的ArrayList对象，第二个参数是stream中包含的元素，方法体就是把stream中的元素加入ArrayList对象中。第二个方法被反复调用直到原stream的元素被消费完毕；

第三个方法也是接受两个参数，这两个都是ArrayList类型的，方法体就是把第二个ArrayList全部加入到第一个中；

代码有点繁琐，或者使用collect的另一个重载方法:

R collect(Collector collector)

注意到Collector其实是上面supplier、accumulator、combiner的聚合体。那么上面代码就变成：

List list = Stream.of(1, 2, 3, 4).filter(p -> p > 2).collect(Collectors.toList());

将结果收集到map中

先定义如下Person对象

class Person{
  public String name;
  public int age;

  Person(String name, int age){
   this.name = name;
   this.age = age;
  }

  @Override
  public String toString(){
   return String.format("Person{name='%s', age=%d}", name, age);
  }
 }

假设你有一个Stream对象，希望将其中元素收集到一个map中，这样就可以根据他的名称来查找对应年龄，例如：

Map result = people.collect(HashMap::new,(map,p)->map.put(p.name,p.age),Map::putAll); /*使用Collectors.toMap形式*/

Map result = people.collect(Collectors.toMap(p -> p.name, p -> p.age, (exsit, newv) -> newv));

其中Collectors.toMap方法的第三个参数为键值重复处理策略，如果不传入第三个参数，当有相同的键时，会抛出一个IlleageStateException。

或者你想将Person分解为Map存储:

List<Map> personToMap = people.collect(ArrayList::new, (list, p) -> {
  Mapmap = new HashMap<>();
  map.put("name", p.name);
  map.put("age", p.age);
  list.add(map);
}, List::addAll);

分组和分片

对具有相同特性的值进行分组是一个很常见的任务，Collectors提供了一个groupingBy方法，方法签名为：

Collector<T,?,Map> groupingBy(Function classifier, Collector downstream)

classifier：一个获取Stream元素中主键方法。downstream：一个操作对应分组后的结果的方法。

假如要根据年龄来分组：

Map<Integer, List> peopleByAge = people.filter(p -> p.age > 12).collect(Collectors.groupingBy(p -> p.age, Collectors.toList()));

假如我想要根据年龄分组，年龄对应的键值List存储的为Person的姓名，怎么做呢:

Map<Integer, List> peopleByAge = people.collect(Collectors.groupingBy(p -> p.age, Collectors.mapping((Person p) -> p.name, Collectors.toList())));

mapping即为对各组进行投影操作，和Stream的map方法基本一致。

假如要根据姓名分组，获取每个姓名下人的年龄总和(好像需求有些坑爹）:

Map sumAgeByName = people.collect(Collectors.groupingBy(p -> p.name, Collectors.reducing(0, (Person p) -> p.age, Integer::sum)));

/* 或者使用summingInt方法 */

sumAgeByName = people.collect(Collectors.groupingBy(p -> p.name, Collectors.summingInt((Person p) -> p.age)));

可以看到Java8的分组功能相当强大，当然你还可以完成更复杂的功能。另外Collectors中还存在一个类似groupingBy的方法：partitioningBy，它们的区别是partitioningBy为键值为Boolean类型的groupingBy，这种情况下它比groupingBy更有效率。

join和统计功能

话说Java8中新增了一个StringJoiner，Collectors的join功能和它基本一样。用于将流中字符串拼接并收集起来，使用很简单：

String names = people.map(p->p.name).collect(Collectors.joining(","))

Collectors分别提供了求平均值averaging、总数couting、最小值minBy、最大值maxBy、求和suming等操作。但是假如你希望将流中结果聚合为一个总和、平均值、最大值、最小值，那么Collectors.summarizing(Int/Long/Double)就是为你准备的，它可以一次行获取前面的所有结果，其返回值为(Int/Long/Double)SummaryStatistics。

DoubleSummaryStatistics dss = people.collect(Collectors.summarizingDouble((Person p)->p.age));
double average=dss.getAverage();
double max=dss.getMax();
double min=dss.getMin();
double sum=dss.getSum();
double count=dss.getCount();

以上这篇JAVA8 stream中三个参数的reduce方法对List进行分组统计操作就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持小牛知识库。