275. Java Stream API - flatMap 操作：展开一对多的关系，拉平你的流！

275. Java Stream API - flatMap 操作：展开一对多的关系，拉平你的流！

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🧠 背景：我们为什么需要 flatMap？

假设我们有以下结构：

• 每个 Country 拥有多个 City
• 每个 City 有一个人口数 population

我们的目标是：统计所有城市的总人口数。

最直接的写法当然是嵌套 for 循环：

int totalPopulation = 0;
for (Country country : countries) {
    for (City city : country.cities()) {
        totalPopulation += city.population();
    }
}
System.out.println("Total population = " + totalPopulation);

📌 输出：

Total population = 24493

虽然有效，但 Java 8 之后我们有了更优雅的方式：使用流 + flatMap 来处理一对多的关系。

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🔁 用 flatMap 优雅替代嵌套循环

✅ 定义模型结构

record City(String name, int population) {}
record Country(String name, List<City> cities) {}

✅ 初始化数据

City newYork = new City("New York", 8_258);
City losAngeles = new City("Los Angeles", 3_821);
Country usa = new Country("USA", List.of(newYork, losAngeles));

City london = new City("London", 8_866);
City manchester = new City("Manchester", 568);
Country uk = new Country("United Kingdom", List.of(london, manchester));

City paris = new City("Paris", 2_103);
City marseille = new City("Marseille", 877);
Country france = new Country("France", List.of(paris, marseille));

List<Country> countries = List.of(usa, uk, france);

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🚀 使用 flatMap 重写统计逻辑

int totalPopulation = countries.stream()
                               .flatMap(country -> country.cities().stream())  // 展开所有城市
                               .mapToInt(City::population)                     // 提取人口
                               .sum();                                         // 累加总人口

System.out.println("Total population = " + totalPopulation);

📌 输出：

Total population = 24493

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🔍 flatMap 是如何工作的？

flatMap 是两个操作的组合：

步骤 1️⃣：映射（map）

country -> country.cities().stream()

这一步将每个 Country 映射为它的城市流，得到的是一个 Stream<Stream<City>>（流的流）。

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步骤 2️⃣：展平（flat）

flatMap 会自动帮你把多个子流合并为一个连续的扁平流 （Stream<City>），这样你就可以对所有城市统一处理！

🎯 类比图示：

Stream<Country>  ---映射--->  Stream<Stream<City>>
                     |
                     +--->  展平（flatten）--->  Stream<City>

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📚 延伸案例：Map 结构的 flatMap

假设我们有一个 Continent 类型，它包含一个 Map：

record Continent(Map<String, Country> countries) {}

此时，如果你想从 Continent 中提取所有国家，可以这样写：

Function<Continent, Stream<Country>> continentToCountry =
    continent -> continent.countries().values().stream();

再进一步，还可以这样嵌套 flatMap：

int total = continents.stream()
                      .flatMap(continent -> continent.countries().values().stream())
                      .flatMap(country -> country.cities().stream())
                      .mapToInt(City::population)
                      .sum();

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🧠 小结：flatMap 用法口诀

用法场景	对应方法
一对一映射（每个元素 → 单个新值）	.map()
一对多映射（每个元素 → 多个新值）	.flatMap()
提取嵌套集合中的内容并扁平化	.flatMap()
转换成基础类型流（int/long/double）	.mapToInt() 等

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🧪 练习建议（课堂可选）

❓ 问题：下面代码的输出是什么？

List<String> words = List.of("java", "stream", "api");

List<Character> chars = words.stream()
                             .flatMap(word -> word.chars().mapToObj(c -> (char) c))
                             .toList();

System.out.println(chars);

🎯 答案：

[j, a, v, a, s, t, r, e, a, m, a, p, i]