Java™ 教程（聚合概括操做）

聚合概括操做

聚合操做一节描述了下列操做管道，计算集合roster中全部男性成员的平均年龄：

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

JDK包含许多终端操做（好比average、sum、min、max和count），它们经过组合流的内容返回一个值，这些操做称为概括操做。JDK还包含返回一个集合而不是单个值的概括操做，许多概括操做执行特定的任务，例如查找值的平均值或将元素分组到类别中。可是，JDK为你提供了通用的reduce和collect操做，本节将详细介绍这些操做。

你能够在示例ReductionExamples中找到本节中描述的代码摘录。

Stream.reduce方法

Stream.reduce方法是一种通用的概括操做，考虑如下管道，它计算集合roster中男性成员的年龄总和，它使用Stream.sum概括操做。

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

将其与下面使用流的管道进行比较，使用Stream.reduce操做计算相同的值：

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

本例中的reduce操做有两个参数：

• identity：标识元素既是概括的初始值，也是流中没有元素时的默认结果，在本例中，标示元素为0，这是年龄总和的初始值，若是集合roster中没有成员，则为默认值。
• accumulator：累加器函数接受两个参数：概括的部分结果（在本例中，是到目前为止全部处理过的整数的和）和流的下一个元素（在本例中，是一个整数），它返回一个新的局部结果。在本例中，累加器函数是一个lambda表达式，它添加两个Integer值并返回一个Integer值：(a, b) -> a + b。
  
  reduce操做老是返回一个新值，可是，accumulator函数每次处理流的元素时也会返回一个新值，假设你但愿将流的元素概括为更复杂的对象，例如集合，这可能会影响应用程序的性能。若是reduce操做涉及向集合添加元素，那么每次累加器函数处理一个元素时，它都会建立一个包含该元素的新集合，这是低效的，相反，更新现有的集合将更有效，你可使用Stream.collect来实现这一点。

Stream.collect方法

与reduce方法不一样，collect方法修改或改变现有值，而reduce方法在处理元素时老是建立一个新值。

考虑如何找到流中值的平均值，你须要两段数据：值的总数和这些值的和。然而，与reduce方法和全部其余概括方法同样，collect方法只返回一个值，你能够建立一个包含成员变量的新数据类型，该成员变量跟踪值的总数和这些值的总和，例以下面的类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类和collect方法计算全部男性成员的平均年龄：

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操做接受三个参数：

• supplier：supplier是个工厂方法，它构造新的实例，对于collect操做，它建立结果容器的实例，在本例中，它是Averager类的一个新实例。
• accumulator：accumulator函数将流元素合并到结果容器中，在本例中，它经过将count变量增长1，并将流元素的值添加到total成员变量中，该元素是一个整数，表示男性成员的年龄，来修改Averager结果容器。
• combiner：combiner函数接受两个结果容器并合并它们的内容，在本例中，它经过将count变量与另外一个Averager实例的count成员变量相加，并将另外一个Averager实例的total成员变量的值添加到total成员变量中，从而修改Averager结果容器。

请注意如下：

• supplier是lambda表达式（或方法引用），而不是reduce操做中的identity元素之类的值。
• accumulator和combiner函数不返回值。
• 你可使用并行流的collect操做（若是你使用并行流运行collect方法，那么每当combiner函数建立一个新对象时，JDK都会建立一个新线程，例如本例中的Averager对象，所以，你没必要担忧同步）。

虽然JDK提供了计算流中元素平均值的average操做，可是若是须要从流的元素中计算多个值，可使用collect操做和自定义类。

collect操做最适合于集合，下面的示例使用collect操做将男性成员的名称放入集合中：

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

这个版本的collect操做只接受Collector类型的一个参数，该类封装了collect操做中用做参数的函数，该操做须要三个参数（supplier、accumulator和combiner函数）。

Collectors类包含许多有用的概括操做，好比将元素累积到集合中，并根据各类标准汇总元素，这些概括操做返回类Collector的实例，所以能够将它们用做collect操做的参数。

本例使用Collectors.toList操做，它将流元素累积到List的新实例中，与Collectors类中的大多数操做同样，toList操做符返回Collector的实例，而不是集合。

如下示例按性别将集合roster的成员分组：

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

groupingBy操做返回一个map，其键是应用指定为其参数的lambda表达式（称为分类函数）所获得的值。在本例中，返回的map包含两个键，Person.Sex.MALE和Person.Sex.FEMALE，键对应的值是List的实例，其中包含流元素，当分类函数处理这些元素时，这些元素与键值对应。例如，与键Person.Sex.MALE对应的值是一个包含全部男性成员的List实例。

如下示例检索集合roster中每一个成员的姓名，并按性别将其分组：

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

本例中的groupingBy操做接受两个参数，一个分类函数和一个Collector实例，Collector参数称为下游收集器，这是Java运行时应用于另外一个收集器的结果的收集器。所以，这个groupingBy操做使你可以对groupingBy操做符建立的List值应用collect方法。此示例应用收集器mapping，它将mapping函数Person::getName应用于流的每一个元素。所以，产生的流只包含成员的名称，包含一个或多个下游收集器的管道（如本例）称为多级概括。

下面的示例检索每种性别成员的总年龄：

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

reducing操做须要三个参数：

• identity：如Stream.reduce操做，若是流中没有元素，则identity元素既是概括的初始值，也是缺省结果，在这个例子中，identity元素是0，这是年龄总和的初始值，若是不存在成员，则为默认值。
• mapper：reducing操做将此mapper函数应用于全部流元素，在本例中，mapper检索每一个成员的年龄。
• operation：operation函数用于概括映射值，在本例中，operation函数添加Integer值。

下面的例子检索了每种性别成员的平均年龄：

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

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