279. Java Stream API - Stream 拼接的两种方式：concat() vs flatMap()

279. Java Stream API - Stream 拼接的两种方式：concat() vs flatMap()

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🎯 本节目标

• 理解 Stream.concat() 和 flatMap() 实现流拼接的方式
• 掌握两种方法的使用场景、性能差异与行为特性
• 明确什么时候使用哪种方式更合适

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🧪 背景问题：多个集合如何组合成一个流？

假设我们有多个 List<Integer>，我们想要将它们的元素拼接成一个大集合。

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✅ 方式一：使用 Stream.concat()

📌 特点：

• 适用于 拼接两个 流
• 顺序是：先处理第一个流，再处理第二个流
• 返回的流具有 SIZED 属性（已知大小）

🔨 示例代码：

List<Integer> list0 = List.of(1, 2, 3);
List<Integer> list1 = List.of(4, 5, 6);

List<Integer> concat = Stream.concat(list0.stream(), list1.stream())
                             .toList();

System.out.println("concat = " + concat);

🔽 输出：

concat = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

🧠 类比：就像把两个数组首尾缝在一起，中间没有拆分、合并的额外动作。

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❌ 局限：只能拼接两个流！

如果你有 3 个、4 个、N 个流，就得嵌套调用：

Stream<Integer> result = Stream.concat(
                             Stream.concat(list0.stream(), list1.stream()),
                             list2.stream()
                         );

📉 问题：每 concat 一次，就会生成一个临时中间流，内存和效率都有开销！

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✅ 方式二：使用 flatMap() 动态拼接多个流

📌 特点：

• 支持 多个流 拼接（不限数量）
• 性能更优：只创建一个外层流
• 缺点是：返回的流没有 SIZED 属性（大小未知）

🔨 示例代码：

List<Integer> list0 = List.of(1, 2, 3);
List<Integer> list1 = List.of(4, 5, 6);
List<Integer> list2 = List.of(7, 8, 9);

List<Integer> flatMap = Stream.of(list0.stream(), list1.stream(), list2.stream())
                              .flatMap(Function.identity()) // 展平流
                              .toList();

System.out.println("flatMap = " + flatMap);

🔽 输出：

flatMap = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

🧠 类比：像是一个"展开三明治"------先把所有流打包，再逐个展开并合并元素。

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🧠 为什么 concat() 不用可变参数（varargs）？

你可能好奇：为什么 concat() 不能接收多个流，比如这样：

Stream.concat(stream1, stream2, stream3); // ❌ 不支持

📌 原因是：

• 每次 concat() 只能拼接两个流
• 若要拼接多个，建议使用 flatMap() 来减少中间流的创建

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🔍 性能对比与底层机制

特性	concat()	flatMap()
支持多个流拼接	否（只能两个）	✅ 支持任意多个流
是否创建中间临时流	是（每两个拼接都创建）	否（只创建一个外层流）
返回流是否有大小信息	✅ 是（SIZED）	❌ 否（不再是 SIZED）
内部优化可能性	更易优化	较难优化

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🚦 关于 SIZED 特性小贴士：

• 如果你使用 Stream.concat()，结果流的大小是可预知的 → Stream 会自动标记为 SIZED
• 如果使用 flatMap()，因为展开过程中元素数不确定，所以结果流被标记为 UNKNOWN

🔧 有些操作（如并行流优化、预分配内存）依赖 SIZED 特性，因此 concat 在某些场景下有优势。

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🔚 总结选择建议

场景	建议使用
只拼接两个流	✅ concat()
拼接多个流	✅ flatMap()
希望保留流大小信息（如并行优化）	✅ concat()
性能优先、避免中间流创建	✅ flatMap()

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🔁 拓展练习题

☑️ 合并三个列表并打印奇数元素

List<Integer> combined = Stream.of(list0.stream(), list1.stream(), list2.stream())
                               .flatMap(Function.identity())
                               .filter(n -> n % 2 != 0)
                               .toList();

System.out.println("odd numbers = " + combined);