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再聊Java Stream的一些實戰技能與注意點

發布日期：2023-09-14 21:08:08 瀏覽：

大家好，又見面了。

在此前我的文章中，曾分2篇詳細探討了下JAVA中Stream流的相關操作，2篇文章收獲了累計 10w+閱讀、2k+點贊以及 5k+收藏的記錄。能夠得到眾多小伙伴的認可，是技術分享過程中最開心的事情。

全面吃透JAVA Stream流操作，讓代碼更加的優雅
講透JAVA Stream的collect用法與原理，遠比你想象的更強大

不少小伙伴在評論中提出了一些的疑問或自己的獨到見解，也在評論區中進行了熱烈的互動討論。梳理了下相關評論內容，針對一些典型的討論點進行拿出來聊一聊，同時也是對此前兩篇Java Stream相關文章內容的補充完善。

Stream處理時列表到底循環了多少次

看下面這段Stream使用的常見場景：

Stream.of(17, 22, 35, 12, 37)        .filter(age -> age > 18)        .filter(age -> age < 35)        .map(age -> age + "歲")        .collect(Collectors.toList());

在這段代碼里面，同時有2個 filter操作和1個 map操作以及1個 collect操作，那么這段代碼執行的時候，究竟是對這個list執行了幾次循環操作呢？是每一個Stream步驟都會進行一次遍歷操作嗎？為了驗證這個問題，我們將上述代碼改寫一下，打印下每個步驟的結果：

        List<String> ages = Stream.of(17,22,35,12,37)                .filter(age -> {                    System.out.println("filter1 處理：" + age);                    return age > 18;                })                .filter(age -> {                    System.out.println("filter2 處理：" + age);                    return age < 35;                })                .map(age -> {                    System.out.println("map 處理：" + age);                    return age + "歲";                })                .collect(Collectors.toList());

先執行，得到如下的執行結果。其實結果已經很明顯的可以看出，stream流處理的時候，是對列表進行了一次循環，然后順序的執行給定的stream執行語句。

按照上述輸出的結果，可以看出其處理的過程可以等價于如下的常規寫法：

        List<Integer> ages = Arrays.asList(17,22,35,12,37);        List<String> results = new ArrayList<>();        for (Integer age : ages) {            if (age > 18) {                if (age < 35) {                    results.add(age + "歲");                }            }        }        System.out.println(results);

所以，Stream并不會去遍歷很多次。其實上述邏輯也符合Stream 流水線加工的整體模式，試想一下，一條流水線上分環節加工一件商品，同一件產品也不會在流水線上加工2次的吧~

Stream究竟是讓代碼更易讀還是更難懂

自Java8引入了 Lambda、函數式接口、Stream等新鮮內容以來，針對使用Stream或Lambda語法究竟是讓代碼更易懂還是更復雜的爭議，一直就沒有停止過。有的同學會覺得Stream語法的方式，一眼就可以看出業務邏輯本身的含義，也有一些同學認為使用了Stream之后代碼的可讀性降低了很多。

其實，這是個人編碼模式與理念上的不同感知而已。Stream主打的就是讓代碼更聚焦自身邏輯，省去其余繁文縟節對代碼邏輯的干擾，整體編碼上會更加的簡潔。但是剛接觸的時候，難免會需要一定的適應期。技術總是在不斷迭代、不斷擁抱新技術、不去刻意排斥新技術，或許是一個更好的選項。

那么，話說回來，如何讓自己能夠一眼看懂Stream代碼、感受到Stream的簡潔之美呢？分享個人的一個經驗：

先了解幾個常見的Stream的api的功能含義（Stream的API封裝的很優秀，很多都是字面意義就可以理解）
改變意識，聚焦純粹的業務邏輯本身，不要在乎具體寫法細節

下面舉了個例子，如何用上述的2條方法，快速的讓自己理解一段Stream代碼表達的意思。

那么上面這段代碼的含義就是，先根據員工子公司過濾所有上海公司的人員，再獲取員工工資最高的那個人信息。怎么樣？按照這個方法，是不是可以發現，Stream的方式，確實更加容易理解了呢~

在IDEA中debug調試Stream代碼段

技術分享其實是一個雙向的過程，分享的同時，也是自我學習與提升的機會，除了可以梳理發現一些自己之前忽略的知識點并加以鞏固，還可以在互動的時候get到新的技能。

比如，我在此前的 Java Stream介紹的文章中，有提過基于Stream進行編碼的時候會導致代碼 debug調試的時候會比較困難，尤其是那種只有一行Lambda表達式的情況（因為如果代碼邏輯多行編寫的時候，可以在代碼塊內部打斷點，這樣其實也可以進行debug調試）。

關于這一點，很多小伙伴也有相同的感受，比如下面這個評論：

你以為這就結束了？接下來一個小伙伴的提示，“震驚”了眾人！納尼？原來Stream代碼段也是可以debug單步調試的？

跟蹤Stream中單步處理過程的操作入口按鈕長這樣：

并且，另一個小伙伴補充說這是IDEA從 2019.03版本開始有的功能：

嗯？難怪呢，我一直用的2019.02版本的，所以才沒用上這個功能（強行給自己找了個臺階、哈哈哈）。于是，我悄悄的將自己的idea升級到了最新的2023.02版本（PS：新版本的UI挺好看，就是bug賊多)。好啦，言歸正傳，那么究竟應該如何利用IDEA來實現單步DEBUG呢？一一起來感受下吧。

在代碼行前面添加斷點的時候，如果要打斷點的這行代碼里面包含Stream中間方法（map\filter\sort之類的）的時候，會提示讓選擇斷點的具體類型。

一共有三種類型斷點可供選擇：

Line:斷點打在這一行上，不會進入到具體的Stream執行函數塊中
Lambda:代碼打在內部的lambda代碼塊上
Line and Lambda:代碼走到這行或者執行這一行具體的函數塊內容的時候，都會進入斷點

下面這個圖可以更清晰的解釋清楚上述三者的區別。一般來說，我們debug的時候，更多的是關注自身的業務具體邏輯，而不會過多去關注Stream執行框架的運轉邏輯，所以大部分情況下，我們選擇第二個Lambda選項即可。

按照上面所述，我們在代碼行前面添加一個Lambda類型斷點，然后debug模式啟動程序執行，等到斷點進入的時候便可以正常的進行debug并查看內部的處理邏輯了。

如果遇到圖中這種只有一行的lambda形式代碼，想要看下返回值到底是什么的，可以選中執行的片段，然后 ALT+F8打開Evaluate界面（或者右鍵選擇 Evaluate Expression），點擊 Evaludate按鈕執行查看具體結果。

大部分情況下，掌握這一點，已經可以應付日常的開發過程中對Stream代碼邏輯的debug訴求了。但是上述過程偏向于細節，如果需要看下整個Stream代碼段整體層面的執行與數據變化過程，就需要上面提到的Stream Trace功能。要想使用該功能，斷點的位置也是有講究的，必須要將斷點打在stream開流的地方，否則看不到任何內容。另外，對于一些新版本的IDEA而言，這個入口也比較隱蔽，藏在了下拉菜單中，就像下面這個樣子。

我們找到Trace Current Stream Chain并點擊，可以打開Stream Trace界面，這里以chain鏈的方式，和stream代碼塊邏輯對應，分步驟展示了每個stream處理環節的執行結果。比如我們以 filter環節為例，窗口中以左右視圖的形式，左側顯示了原始輸入的內容，右側是經過filter處理后符合條件并保留下來的數據內容，并且還有連接線進行指引，一眼就可以看出哪些元素是被過濾舍棄了的：

不止于此，Stream Trace除了提供上述分步查看結果的能力，還支持直接顯示整體的鏈路執行全貌。點擊Stream Trace窗口左下角的 Flat Mode按鈕即可切換到全貌模式，可以看到最初原始數據，如何一步步被處理并得到最終的結果。

看到這里，以后還會說Stream不好調試嗎？至少我不會了。

小心Collectors.toMap出現key值重復報錯

在我們常規的HashMap的 put(key,value)操作中，一般很少會關注key是否已經在map中存在，因為put方法的策略是存在會覆蓋已有的數據。但是在Stream中，使用 Collectors.toMap方法來實現的時候，可能稍不留神就會踩坑。所以，有小伙伴在評論區熱心的提示，在使用此方法的時候需要手動加上 mergeFunction以防止key沖突。

這個究竟是怎么回事呢？我們看下面的這段代碼：

public void testCollectStopOptions() {    List<Dept> ids = Arrays.asList(new Dept(17), new Dept(22), new Dept(22));    // collect成HashMap，key為id，value為Dept對象    Map<Integer, Dept> collectMap = ids.stream()            .collect(Collectors.toMap(Dept::getId, dept -> dept));    System.out.println("collectMap:" + collectMap);}

執行上述代碼，不出意外的話會出意外。如下結果：

Exception in thread "main" java.lang.IllegalStateException: Duplicate key Dept{id=22}at java.util.stream.Collectors.lambda$throwingMerger$0(Collectors.java:133)at java.util.HashMap.merge(HashMap.java:1254)at java.util.stream.Collectors.lambda$toMap$58(Collectors.java:1320)at java.util.stream.ReduceOps$3ReducingSink.accept(ReduceOps.java:169)at java.util.Spliterators$ArraySpliterator.forEachRemaining(Spliterators.java:948)at java.util.stream.AbstractPipeline.copyInto(AbstractPipeline.java:481)at java.util.stream.AbstractPipeline.wrapAndCopyInto(AbstractPipeline.java:471)at java.util.stream.ReduceOps$ReduceOp.evaluateSequential(ReduceOps.java:708)at java.util.stream.AbstractPipeline.evaluate(AbstractPipeline.java:234)at java.util.stream.ReferencePipeline.collect(ReferencePipeline.java:499)

因為在收集器進行map轉換的時候，由于出現了重復的key，所以拋出異常了。為什么會出現異常呢？為什么不是以為的覆蓋呢？我們看下源碼的實現邏輯：

可以看出，默認情況下如果出現重復key值，會對外拋出IllegalStateException異常。同時，我們看到，它其實也有提供重載方法，可以由使用者自行指定key值重復的時候的執行策略：

所以，我們的目標是出現重復值的時候，使用新的值覆蓋已有的值而非拋出異常，那我們直接手動指定下讓toMap按照我們的要求進行處理，就可以啦。改造下前面的那段代碼，傳入自行實現的 mergeFunction函數塊，即指定下如果key重復的時候，以新一份的數據為準：

    public void testCollectStopOptions() {        List<Dept> ids = Arrays.asList(new Dept(17), new Dept(22), new Dept(22));        // collect成HashMap，key為id，value為Dept對象        Map<Integer, Dept> collectMap = ids.stream()                .collect(Collectors.toMap(                        Dept::getId,                        dept -> dept,                        (exist, newOne) -> newOne));        System.out.println("collectMap:" + collectMap);    }

再次執行，終于看到我們預期中的結果了：

collectMap:{17=Dept{id=17}, 22=Dept{id=22}}

By The Way，個人感覺JDK在這塊的默認實現邏輯有點不合理。雖然現在默認的拋異常方式，可以強制讓使用端感知并去指定自己的邏輯，但這默認邏輯與map的put操作默認邏輯不一致，也讓很多人都會無辜踩坑。如果將默認值改為有則覆蓋的方式，或許會更符合常理一些 —— 畢竟被廣泛使用的HashMap的源碼里，put操作默認就是覆蓋的，不信可以看HashMap源碼的實現邏輯：

慎用peek承載業務處理邏輯

peek和 foreach在Stream流操作中，都可以實現對元素的遍歷操作。區別點在與peek屬于中間方法，而foreach屬于終止方法。這也就意味著peek只能作為管道中途的一個處理步驟，而沒法直接執行得到結果，其后面必須還要有其它終止操作的時候才會被執行；而foreach作為無返回值的終止方法，則可以直接執行相關操作。

那么，只要有終止方法一起，peek方法就一定會被執行嗎？非也！看版本、看場景！ 比如在 JDK1.8版本中，下面這段代碼中的peek方法會正常執行，但是到了 JDK17中就會被自動優化掉而不執行peek中的邏輯：

    public void testPeekAndforeach() {        List<String> sentences = Arrays.asList("hello world", "Jia Gou Wu Dao");        sentences.stream().peek(sentence -> System.out.println(sentence)).count();    }

至于原因，可以看下JDK17官方API文檔中的描述：

因為對于 findFirst、count之類的方法，peek操作被視為與結果無關聯的操作，直接被優化掉不執行了。所以說最好按照API設計時預期的場景去使用API，避免自己給自己埋坑。

我們從peek的源碼的注釋上可以看出，peek的推薦使用場景是用于一些調試場景，可以借助peek來將各個元素的信息打印出來，便于開發過程中的調試與問題定位分析。

我們再看下peek這個詞的含義解釋：

既然開發者給它起了這么個名字，似乎確實僅是為了窺視執行過程中數據的變化情況。為了避免讓自己踩坑，最好按照設計者推薦的用途用法進行使用，否則即使現在沒問題，也不能保證后續版本中不會出問題。

字符串拼接明明有join，那么Stream中Collectors.join存在意義是啥

在介紹Stream流的收集器時，有介紹過使用 Collectors.joining來實現多個字符串元素之間按照要求進行拼接的實現。比如將給定的一堆字符串用逗號分隔拼接起來，可以這么寫：

    public void testCollectJoinStrings() {        List<String> ids = Arrays.asList("AAA", "BBB", "CCC");        String joinResult = ids.stream().collect(Collectors.joining(","));        System.out.println(joinResult);    }

有很多同學就提出字符串元素拼接直接用 String.join就可以了，完全沒必要搞這么復雜。

如果是純字符串簡單拼接的場景，確實直接String.join會更簡單一些，這種情況下使用Stream進行拼接的確有些大材小用了。但是 joining的方法優勢要體現在Stream體系中，也就是與其余Stream操作可以結合起來綜合處理。String.join對于簡單的字符串拼接是OK的，但是如果是一個Object對象列表，要求將Object某一個字段按照指定的拼接符去拼接的時候，就力不從心了——而這就是使用 Collectors.joining的時機了。比如下面的實例：