Java Stream映射
在Java Stream API中，映射（Mapping）是一种常用的转换操作，它允许我们将流中的元素从一种形式转换为另一种形式。映射操作通过应用一个函数到流的每个元素上，生成一个包含转换结果的新流。这种转换能力使得数据处理变得异常灵活和强大。
映射操作的基础
Stream API提供了多种映射方法，最基础的是map()方法。让我们先了解什么是映射操作：
映射是一种将流中的每个元素转换为另一种形式的操作，转换后的元素会形成一个新的流。
map方法
map()方法接收一个函数作为参数，该函数会被应用到流中的每个元素上，然后返回一个包含转换结果的新流。
基本语法
<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper)
简单示例
List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
// 将每个名字转换为大写
List<String> uppercaseNames = names.stream()
.map(name -> name.toUpperCase())
.collect(Collectors.toList());
System.out.println("原始名字: " + names);
System.out.println("转换后的名字: " + uppercaseNames);
输出：
原始名字: [Alice, Bob, Charlie]
转换后的名字: [ALICE, BOB, CHARLIE]
特殊映射方法
除了基本的map()方法外，Stream API还提供了几种特殊的映射方法，用于处理原始类型（primitive types）或者更复杂的映射场景。
1. mapToInt、mapToLong和mapToDouble
这些方法用于将对象流映射为原始类型流，避免了自动装箱/拆箱的性能开销。
List<String> numbers = Arrays.asList("1", "2", "3", "4", "5");
// 将字符串转换为整数并计算总和
int sum = numbers.stream()
.mapToInt(Integer::parseInt)
.sum();
System.out.println("字符串数字之和: " + sum);
输出：
字符串数字之和: 15
2. flatMap方法
flatMap()方法用于处理嵌套结构，它将流中的每个元素映射为一个流，然后将所有生成的流连接成一个流。
flatMap()非常适合处理嵌套集合或者需要将一对多映射扁平化的场景。
基本语法
<R> Stream<R> flatMap(Function<? super T, ? extends Stream<? extends R>> mapper)
示例：处理嵌套列表
List<List<Integer>> nestedNumbers = Arrays.asList(
Arrays.asList(1, 2, 3),
Arrays.asList(4, 5, 6),
Arrays.asList(7, 8, 9)
);
// 使用flatMap将嵌套列表扁平化为单个流
List<Integer> flattenedNumbers = nestedNumbers.stream()
.flatMap(list -> list.stream())
.collect(Collectors.toList());
System.out.println("嵌套列表: " + nestedNumbers);
System.out.println("扁平化后的列表: " + flattenedNumbers);
输出：
嵌套列表: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
扁平化后的列表: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
映射操作的实际应用场景
让我们看一些映射操作在实际应用中的例子：
场景1：处理对象列表
假设我们有一个Person类，现在需要从一个人员列表中提取所有人的名字。
class Person {
private String name;
private int age;
// 构造函数、getters和setters
public Person(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
}
// 使用map从Person对象列表中提取名字
List<Person> persons = Arrays.asList(
new Person("Alice", 25),
new Person("Bob", 30),
new Person("Charlie", 35)
);
List<String> names = persons.stream()
.map(Person::getName)
.collect(Collectors.toList());
System.out.println("人员名单: " + names);
输出：
人员名单: [Alice, Bob, Charlie]
场景2：文件处理
假设我们有一个文本文件，每行包含一个逗号分隔的单词列表，我们想要提取所有的唯一单词。
// 假设我们已经有了文件的行列表
List<String> lines = Arrays.asList(
"hello,world,java",
"stream,map,flatMap",
"hello,stream,example"
);
// 使用flatMap将每行拆分为单词，然后收集所有唯一单词
Set<String> uniqueWords = lines.stream()
.flatMap(line -> Arrays.stream(line.split(",")))
.collect(Collectors.toSet());
System.out.println("唯一单词: " + uniqueWords);
输出：
唯一单词: [world, example, flatMap, map, java, hello, stream]
场景3：转换与过滤组合
映射操作通常与其他Stream操作一起使用，比如过滤和排序。
List<Person> persons = Arrays.asList(
new Person("Alice", 25),
new Person("Bob", 30),
new Person("Charlie", 35),
new Person("David", 20)
);
// 找出年龄大于25岁的人的名字，并按字母顺序排序
List<String> filteredNames = persons.stream()
.filter(p -> p.getAge() > 25)
.map(Person::getName)
.sorted()
.collect(Collectors.toList());
System.out.println("年龄大于25岁的人（按名字排序）: " + filteredNames);
输出：
年龄大于25岁的人（按名字排序）: [Bob, Charlie]
映射操作的执行流程
为了更好地理解映射操作如何工作，以下是一个流水线执行的图示：
性能考虑
使用映射操作时，有几点性能考虑：
- 对于大量数据，使用适当的原始类型映射方法（
mapToInt、mapToLong等）可以避免装箱/拆箱的性能开销。 flatMap操作在处理复杂的嵌套结构时很有用，但可能比简单的map操作消耗更多资源。- 对于简单的映射操作，可以考虑使用方法引用（如
Person::getName）而不是lambda表达式，这样代码更简洁。
对于非常大的数据集，可能需要考虑使用并行流（parallelStream()）来提高性能，但要注意并行处理可能引入的复杂性。
总结
Java Stream API中的映射操作是处理和转换数据的强大工具：
map方法用于一对一转换mapToInt、mapToLong和mapToDouble用于对象到原始类型的转换flatMap方法用于一对多转换和扁平化嵌套结构
映射操作通常与其他Stream操作（如过滤、排序和收集）结合使用，构成灵活的数据处理管道。掌握这些操作将大大提高你处理集合数据的能力。
练习
- 使用
map方法将一个字符串列表中的所有字符串转换为它们的长度。 - 使用
flatMap将一个二维整数数组转换为一个包含所有元素的扁平列表。 - 结合
filter和map操作，从一个Product对象列表中提取所有价格高于100的产品名称。
延伸阅读
- Java官方文档中关于Stream API的部分
- 函数式编程和lambda表达式的进阶内容
- 关于原始类型流（IntStream、LongStream等）的更多信息
掌握Stream映射操作将帮助你以更声明式、更简洁的方式处理复杂的数据转换任务，这是现代Java编程中的一项重要技能。