294. Java Stream API - 对流进行归约

文章目录

[294. Java Stream API - 对流进行归约](#294. Java Stream API - 对流进行归约)
- - [🎯 什么是归约（Reduction）？](#🎯 什么是归约（Reduction）？)
  - [✅ 什么是终端操作？](#✅ 什么是终端操作？)
  - - [🔔 注意事项：](#🔔 注意事项：)
- [🧠 使用 `BinaryOperator` 对流进行归约](#🧠 使用 BinaryOperator 对流进行归约)
- - [🧪 示例一：经典求和](#🧪 示例一：经典求和)
  - [🔁 示例二：使用 BinaryOperator 改写](#🔁 示例二：使用 BinaryOperator 改写)
  - [🧪 示例三：计算最大值（MAX）](#🧪 示例三：计算最大值（MAX）)
- [☕ Stream API 中的 reduce() 方法](#☕ Stream API 中的 reduce() 方法)
- - [🧪 示例四：带初始值的 reduce（避免 Optional）](#🧪 示例四：带初始值的 reduce（避免 Optional）)
- [📌 小结](#📌 小结)
- [🧠 延伸思考](#🧠 延伸思考)

294. Java Stream API - 对流进行归约

🎯 什么是归约（Reduction）？

在 Java Stream API 中，所谓的归约操作，其实就像 SQL 中的聚合操作 ------ 比如 SUM(), MAX() 等。我们通过一个终端操作（Terminal Operation ）来将流中的多个元素聚合成一个结果。

✅ 什么是终端操作？

终端操作会触发整个流的执行，常见的包括：

collect()（如：collect(Collectors.toList())）
reduce()（本节主角）
forEach()
count()
anyMatch(), allMatch(), 等

🔔 注意事项：

没有终端操作的流不会执行任何处理！
- 如果你看到一个只调用了 map() 或 filter() 但没有终端操作的流，那就是个 bug。
每个 Stream 实例只能执行一次终端操作！
- 流一旦执行终端操作，就会"关闭"，不能再使用，否则会抛出 IllegalStateException。

🧠 使用 `BinaryOperator` 对流进行归约

Java 中 reduce() 方法的核心，就是 使用一个二元操作符（BinaryOperator）将两个元素合并成一个，不断迭代直到只剩一个值。

🧪 示例一：经典求和

我们先用传统 for 循环来实现整数列表求和：

java 复制代码

List<Integer> ints = List.of(3, 6, 2, 1);

int sum = ints.get(0);
for (int i = 1; i < ints.size(); i++) {
    sum += ints.get(i);
}
System.out.println("sum = " + sum);

🟢 输出：

java 复制代码

sum = 12

🔍 这个过程就是不断把前面计算的"部分和"与下一个元素相加。

🔁 示例二：使用 BinaryOperator 改写

我们可以将"加法"逻辑抽象成一个 BinaryOperator：

java 复制代码

List<Integer> ints = List.of(3, 6, 2, 1);

BinaryOperator<Integer> sum = (a, b) -> a + b;

int result = ints.get(0);
for (int i = 1; i < ints.size(); i++) {
    result = sum.apply(result, ints.get(i));
}
System.out.println("sum = " + result);

🟢 输出：

java 复制代码

sum = 12

🎯 好处：只需要更换 BinaryOperator，就能实现其他聚合操作！

🧪 示例三：计算最大值（MAX）

只需将 BinaryOperator 换成一个"取较大值"的函数：

java 复制代码

List<Integer> ints = List.of(3, 6, 2, 1);

BinaryOperator<Integer> max = (a, b) -> a > b ? a : b;

int result = ints.get(0);
for (int i = 1; i < ints.size(); i++) {
    result = max.apply(result, ints.get(i));
}
System.out.println("max = " + result);

🟢 输出：

java 复制代码

max = 6

☕ Stream API 中的 reduce() 方法

现在让我们用 Stream 的 reduce() 方法 来实现相同逻辑。reduce() 有多个重载版本，这里我们使用最基础的一种：

java 复制代码

List<Integer> ints = List.of(3, 6, 2, 1);

Optional<Integer> sum = ints.stream()
                            .reduce((a, b) -> a + b);

sum.ifPresent(s -> System.out.println("sum = " + s));

🟢 输出：

java 复制代码

sum = 12

🔎 reduce() 返回的是 Optional<T>，因为当流为空时，没有结果。

🧪 示例四：带初始值的 reduce（避免 Optional）

java 复制代码

List<Integer> ints = List.of(3, 6, 2, 1);

int sum = ints.stream()
              .reduce(0, (a, b) -> a + b);

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

🟢 输出：

java 复制代码

sum = 12

🎯 传入初始值后，reduce() 会从这个值开始进行归约，并返回确定的类型（非 Optional）。

📌 小结

特性	说明
✅ 终端操作	`reduce()` 是一种终端操作，用于聚合流元素
🔄 可变操作	只需变换 `BinaryOperator` 即可进行加总、取最大、最小等操作
💡 Optional 处理	不传初始值时返回 `Optional`，可避免空流 NPE
♻️ 不可复用	Stream 使用一次后即失效，请勿复用

🧠 延伸思考

reduce() 可以用于更多复杂的聚合计算，例如拼接字符串、合并集合等。
在并行流中（parallelStream()），reduce() 的初始值需要满足结合律，以确保并发结果一致。

294. Java Stream API - 对流进行归约

文章目录