324. Java Stream API - 实现 Collector 接口：自定义你的流式收集器

324. Java Stream API - 实现 Collector 接口：自定义你的流式收集器

在 Java Stream API 中，Collector 是终端操作 collect() 背后的核心接口。如果你希望完全掌控数据收集的过程------比如构造特定的数据结构、在并行流中定制合并方式等------那就需要了解如何实现这个接口。

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🔍 为什么要实现 Collector 接口？

虽然大多数时候我们可以使用 Java 提供的标准收集器（如 toList()、groupingBy()、joining()），但当你需要：

• 创建一个自定义结构（如：合并值到一个特殊格式的字符串、构造非标准 Map 等）
• 控制并行流合并逻辑（比如收集到线程安全容器）
• 优化性能（跳过不必要的转换）

那么实现 Collector 接口就是最灵活且强大的方式。

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☕ 自定义 Collector 的三种方式

方法	描述	适用场景
✅ 使用 Collectors 工厂方法	组合已有收集器，或配合 collectingAndThen() 做轻度自定义	推荐优先使用
✅ 使用 Stream.collect(supplier, accumulator, combiner)	自行传入构造、累加与合并逻辑	中等灵活性
✅❗ 实现 Collector<T, A, R> 接口	完全掌控所有阶段，适合高度定制	最灵活，但技术门槛高

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📐 理解 Collector<T, A, R> 的三个类型参数

我们先看一下接口定义：

interface Collector<T, A, R> {
    ...
}

• T：流中元素的类型
• A：中间可变容器类型（Accumulator 类型）
• R：最终返回结果类型（Result 类型）

🚗 举例说明

收集器	T（流中元素）	A（中间容器）	R（最终结果）
toList()	String	ArrayList<String>	List<String>
toSet()	String	HashSet<String>	Set<String>
groupingBy(String::length, counting())	String	内部 Map + Counter	Map<Integer, Long>

➡️ 注意：我们平时用 Collectors.toList() 等时，看不到 A 的具体类型，是因为返回类型中对它进行了隐藏（用 ? 代替了）。

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📋 代码示例：查看 Collector 类型参数

Collection<String> strings = List.of(
    "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine",
    "ten", "eleven", "twelve"
);

// toList
Collector<String, ?, List<String>> listCollector = Collectors.toList();
List<String> list = strings.stream().collect(listCollector);
System.out.println("Size of list = " + list.size()); // 11

// toSet
Collector<String, ?, Set<String>> setCollector = Collectors.toSet();
Set<String> set = strings.stream().collect(setCollector);
System.out.println("Size of set = " + set.size()); // 11

// groupingBy + counting
Collector<String, ?, Map<Integer, Long>> groupingCollector =
    Collectors.groupingBy(String::length, Collectors.counting());
Map<Integer, Long> map = strings.stream().collect(groupingCollector);
System.out.println("Size of map = " + map.size()); // 4

这些例子中，? 代表我们无需关心中间类型 A------由 API 实现者决定，我们只关心结果类型 R。

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🧪 补充示例：自定义 Collector 实现（首字母统计）

我们实现一个 collector，用于按单词首字母统计出现次数：

class FirstLetterCountCollector implements Collector<String, Map<Character, Integer>, Map<Character, Integer>> {

    @Override
    public Supplier<Map<Character, Integer>> supplier() {
        return HashMap::new;
    }

    @Override
    public BiConsumer<Map<Character, Integer>, String> accumulator() {
        return (map, word) -> {
            char first = word.charAt(0);
            map.merge(first, 1, Integer::sum);
        };
    }

    @Override
    public BinaryOperator<Map<Character, Integer>> combiner() {
        return (map1, map2) -> {
            map2.forEach((k, v) -> map1.merge(k, v, Integer::sum));
            return map1;
        };
    }

    @Override
    public Function<Map<Character, Integer>, Map<Character, Integer>> finisher() {
        return Function.identity(); // 直接返回中间容器
    }

    @Override
    public Set<Characteristics> characteristics() {
        return Set.of(Characteristics.IDENTITY_FINISH);
    }
}

使用：

List<String> words = List.of("apple", "apricot", "banana", "blueberry", "cherry");

Map<Character, Integer> counts = words.stream()
    .collect(new FirstLetterCountCollector());

System.out.println(counts); // {a=2, b=2, c=1}

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🧠 总结：自定义 Collector 的 5 个核心方法

方法	作用
supplier()	创建中间结果容器
accumulator()	累加流中的每个元素
combiner()	并行流中合并两个中间结果
finisher()	将中间容器转换为最终结果
characteristics()	提供 collector 的特性，如是否为并发、安全等

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✅ Collector 特性（characteristics()）常见值

特性	说明
CONCURRENT	支持并发（accumulator 线程安全）
UNORDERED	不依赖顺序（如 Set 类型）
IDENTITY_FINISH	A 与 R 类型相同，finisher() 可直接返回