Java中Stream的Collector接口详解及原理

Java Stream API的引入极大地简化了集合（Collection）的处理方式，使得开发者能够以声明式的方式处理数据集合。其中，Collector接口是Stream API中一个非常重要的组成部分，它提供了一种灵活的方式来收集Stream处理的结果。

文章目录

• Collector接口概述
• • 核心方法
  • Characteristics枚举
• Collector接口的实现
• • 常用收集器示例
• Collector接口的执行原理

Collector接口概述

Collector接口是Java 8中引入的一个泛型接口，它位于java.util.stream包下。Collector接口主要用于将Stream中的元素收集到某种容器中，如List、Set、Map等。Collector接口定义了四个核心方法（以及一个枚举类型），这些方法共同协作完成收集任务。

核心方法

1. Supplier supplier()：返回一个空的结果容器（A类型），用于存放收集的结果。这个容器是累积器（accumulator）操作的目标。
2. BiConsumer<A, T> accumulator()：一个接受两个参数的函数，第一个参数是累积器（accumulator）的当前值（A类型），第二个参数是Stream中的当前元素（T类型）。该函数用于将Stream中的元素添加到累积器中。
3. BinaryOperator combiner()：一个函数，用于并行流中合并两个累积器的结果。当并行流中的不同部分被并行处理时，每个部分都会有一个累积器，最终这些累积器的结果需要被合并。
4. Function<A, R> finisher()：一个函数，用于将累积器的最终状态（A类型）转换为最终结果（R类型）。在串行流中，这一步是可选的，因为累积器的最终状态可能已经是所需的结果类型。
5. Set characteristics()：返回一个不可变的集合，包含Collector的特征值。这些特征值用于优化收集过程，如并发执行、无序性等。

Characteristics枚举

Collector接口中的Characteristics枚举定义了三个可能的特征值：

• CONCURRENT：表示此收集器支持并发执行。
• UNORDERED：表示收集结果不保证与Stream中元素的遍历顺序一致。
• IDENTITY_FINISH：表示finisher函数是一个恒等操作，即不需要进行额外的转换。

Collector接口的实现

Collector接口的实现通常通过Collectors工具类中的静态方法来完成。Collectors类提供了大量的静态方法，这些方法返回不同类型的Collector实例，以满足不同的收集需求。

常用收集器示例

toList()：将Stream中的元素收集到一个List中。

List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
List<String> collectedNames = names.stream().collect(Collectors.toList());

toSet()：将Stream中的元素收集到一个Set中，自动去重。

Set<String> uniqueNames = names.stream().collect(Collectors.toSet());

toMap()：将Stream中的元素按照指定的键值对收集到一个Map中。

Map<Integer, String> ageMap = names.stream()
    .collect(Collectors.toMap(name -> name.length(), name -> name));

groupingBy()：根据某个属性对流中的元素进行分组。

List<Person> people = Arrays.asList(new Person("Alice", 30), new Person("Bob", 25));
Map<Integer, List<Person>> byAge = people.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(Person::getAge));

Collector接口的执行原理

在Stream的收集过程中，Collector接口的方法按以下顺序执行：

1. 初始化：通过supplier()方法创建一个空的累积器（结果容器）。
2. 累积：对于Stream中的每个元素，通过accumulator()方法将其添加到累积器中。在并行流中，这个过程可能在多个线程中并行进行。
3. 合并（仅并行流）：通过combiner()方法合并不同线程中的累积器结果。
4. 完成：通过finisher()方法（如果定义了）将累积器的最终状态转换为最终结果。