譯注：map（映射）和reduce(歸約，化簡(jiǎn)）是數(shù)學(xué)上兩個(gè)很基礎(chǔ)的概念，它們很早就出現(xiàn)在各類的函數(shù)編程語(yǔ)言里了，直到2003年Google將其發(fā)揚(yáng)光大，運(yùn)用到分布式系統(tǒng)中進(jìn)行并行計(jì)算后，這個(gè)組合的名字才開始在計(jì)算機(jī)界大放異彩（那些函數(shù)式粉可能并不這么認(rèn)為）。本文我們會(huì)看到Java 8在搖身一變支持函數(shù)式編程后，map和reduce組合的首次亮相（這里只是初步介紹，后續(xù)還會(huì)有針對(duì)它們的專題）。

對(duì)集合進(jìn)行歸約

現(xiàn)在為止我們已經(jīng)介紹了幾個(gè)操作集合的新技巧了：查找匹配元素，查找單個(gè)元素，集合轉(zhuǎn)化。這些操作有一個(gè)共同點(diǎn)，它們都是對(duì)集合中的單個(gè)元素進(jìn)行操作。不需要對(duì)元素進(jìn)行比較，或者對(duì)兩個(gè)元素進(jìn)行運(yùn)算。本節(jié)中我們來(lái)看一下如何比較元素，以及在遍歷集合過程中動(dòng)態(tài)維護(hù)一個(gè)運(yùn)算結(jié)果。

我們先從簡(jiǎn)單的例子開始，然后再循序漸進(jìn)。在第一個(gè)例子中，我們先來(lái)遍歷一下friends集合，計(jì)算出所有名字的總字符數(shù)。

要算出所有字符的總數(shù)我們得知道每個(gè)名字的長(zhǎng)度。通過mapToInt()方法可以輕松的完成這個(gè)。當(dāng)我們已經(jīng)把名字轉(zhuǎn)化成了對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度之后，最后只需要把它們加到一塊就行了。我們有一個(gè)內(nèi)置的sum()方法來(lái)完成這個(gè)。下面是最后的輸出：

我們使用了map操作的一個(gè)變種,mapToInt()方法（這種的有mapToInt, mapToDouble等，會(huì)對(duì)應(yīng)生成具體類型的流，比如IntStream，DoubleStream），然后根據(jù)返回的長(zhǎng)度計(jì)算出總的字符數(shù)。

除了使用sum方法，還有很多類似的方法可以使用，比如用max()可以求出最大的長(zhǎng)度，用min()是最小長(zhǎng)度，sorted()對(duì)長(zhǎng)度進(jìn)行排序，average()求平均長(zhǎng)度，等等。

上述這個(gè)例子還有一個(gè)吸引人的地方就是現(xiàn)在越來(lái)越流行的MapReduce模式，map()方法進(jìn)行映射，而sum()方法是一個(gè)比較常用的reduce操作。事實(shí)上，JDK中sum()方法的實(shí)現(xiàn)用的就是reduce()方法。我們來(lái)看下reduce操作更常用的一些形式。

比方說(shuō)，我們遍歷所有的名字，然后打印出名字最長(zhǎng)的那個(gè)。如果最長(zhǎng)的名字有好幾個(gè)，我們就打印出最開始找到的那個(gè)。一種方法是，我們計(jì)算出最大的長(zhǎng)度，然后選出匹配這個(gè)長(zhǎng)度的第一個(gè)元素。不過這樣做需要遍歷兩次列表——效率太低了。這正是reduce操作上場(chǎng)的時(shí)候了。

我們可以用reduce操作來(lái)比較兩個(gè)元素的長(zhǎng)度，然后返回最長(zhǎng)的那個(gè)，再和剩下的元素做進(jìn)一步比較。跟我們之前看到的別的高階函數(shù)一樣，reduce()方法同樣也是遍歷了整個(gè)集合。除此之外，它還記錄了lambda表達(dá)式返回的計(jì)算結(jié)果。有個(gè)例子的話可以幫助我們更好的理解這點(diǎn)，那我們先來(lái)看一段代碼吧。

傳給reduce()方法的lambda表達(dá)式接收兩個(gè)參數(shù)，name1和name2，它會(huì)比較它們的長(zhǎng)度，返回最長(zhǎng)的那個(gè)。reduce()方法根本不知道我們要干什么。這個(gè)邏輯被剝離到我們傳遞進(jìn)去的lambda表達(dá)式里面了——這是策略模式的一個(gè)輕量級(jí)的實(shí)現(xiàn)。

這個(gè)lambda表達(dá)式正好能適配成JDK中一個(gè)BinaryOperator的函數(shù)式接口的apply方法。這正是reduce方法要接受的參數(shù)類型。我們來(lái)運(yùn)行下這個(gè)reduce方法，看看它能否正確地在兩個(gè)最長(zhǎng)的名字中選出第一個(gè)來(lái)。

在reduce()方法遍歷集合的過程中，它先對(duì)集合的前兩個(gè)元素調(diào)用了lambda表達(dá)式，調(diào)用返回的結(jié)果繼續(xù)用于下一次調(diào)用。在第二次調(diào)用中，name1的值被綁定成上次調(diào)用的結(jié)果，name2的值則是集合的第三個(gè)元素。剩余的元素也這樣依次調(diào)用下去。最后一次lambda表達(dá)式調(diào)用的結(jié)果，就是整個(gè)reduce()方法返回的結(jié)果。

reduce()方法返回的是一個(gè)Optional值，因?yàn)閭鬟f給它的集合可能是空的。那樣的話，也不存在什么最長(zhǎng)的名字了。如果列表只有一個(gè)元素，reduce方法直接返回那個(gè)元素，不會(huì)對(duì)lambda表達(dá)式進(jìn)行調(diào)用。

從這個(gè)例子中我們可以推斷出，reduce的結(jié)果最多只可能是集合中的一個(gè)元素。如果我們希望能返回一個(gè)默認(rèn)值或者基礎(chǔ)值的話，我們可以使用reduce()方法的一個(gè)變種，它可以接收一個(gè)額外的參數(shù)。比如，如果最短的名字是Steve，我們可以把它傳給reduce()方法，像這樣：

如果有名字比它長(zhǎng)的，那么這個(gè)名字會(huì)被選中；否則的話就返回這個(gè)基礎(chǔ)值Steve。這個(gè)版本的reduce()方法不會(huì)返回Optional對(duì)象，因?yàn)槿绻鲜强盏模瑫?huì)返回一個(gè)默認(rèn)值；不用考慮沒有返回值的情況。

在我們結(jié)束這章之前 ，我們?cè)賮?lái)看一下集合操作里面一個(gè)很基礎(chǔ)的卻又不是那么容易的操作：合并元素。

合并元素

我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了如何進(jìn)行元素的查找，遍歷，以及集合的轉(zhuǎn)化。不過還有一個(gè)常見的操作——將集合元素進(jìn)行拼接——如果沒有這個(gè)新添加的join()函數(shù)的話，之前說(shuō)的簡(jiǎn)潔和優(yōu)雅的代碼只能成為泡影了。這個(gè)簡(jiǎn)單的方法非常實(shí)用以至于它成為JDK里最常用的函數(shù)之一。我們來(lái)看下如何用它來(lái)打印列表中的元素，用逗號(hào)進(jìn)行分隔。

我們還是用這個(gè)friends列表。如果用JDK庫(kù)里的舊方法的話，想要打印出所有名字并用逗號(hào)隔開的話，要做哪些工作？

我們得遍歷列表并且挨個(gè)打印元素。Java 5中的for循環(huán)比之前的有所改進(jìn)，我們就用它吧。

代碼很簡(jiǎn)單，我們看下它的輸出是什么。

該死，最后多出了一個(gè)討厭的逗號(hào)（我們難道要怪最后的那個(gè)Scott?)。怎么能讓Java別放一個(gè)逗號(hào)在這呢？不幸的是，循環(huán)會(huì)按步就班的執(zhí)行，想讓它在最后特殊處理一下可不容易。為了解決這個(gè)問題，我們可以用回原來(lái)的那種循環(huán)方式。

我們來(lái)看下這個(gè)版本的輸出是不是OK。

結(jié)果還是不錯(cuò)的，不過這個(gè)代碼就不敢恭維了。救救我們吧，Java。

我們不用再忍受這種痛苦了。Java 8里的StringJoiner類幫我們搞定了這些難題，不止如此，String類還增加了一個(gè)join方法方便我們可以用一行代碼來(lái)替代掉上面那坨東西。

快來(lái)看下吧，結(jié)果跟代碼一樣令人滿意。

結(jié)果還是不錯(cuò)的，不過這個(gè)代碼就不敢恭維了。救救我們吧，Java。

我們不用再忍受這種痛苦了。Java 8里的StringJoiner類幫我們搞定了這些難題，不止如此，String類還增加了一個(gè)join方法方便我們可以用一行代碼來(lái)替代掉上面那坨東西。

快來(lái)看下吧，結(jié)果跟代碼一樣令人滿意。

在底層實(shí)現(xiàn)中，String.join()方法調(diào)用了StringJoiner類來(lái)將第二個(gè)參數(shù)傳進(jìn)來(lái)的值（這是個(gè)變長(zhǎng)參數(shù)）拼接成一個(gè)長(zhǎng)的字符串，用第一個(gè)參數(shù)作為分隔符。這個(gè)方法當(dāng)然不止是能拼接逗號(hào)這么簡(jiǎn)單了。比如說(shuō)，我們可以傳入一堆路徑，然后很容易的拼出一個(gè)類路徑（classpath)，這可真是多虧了這些新增加的方法和類。

我們已經(jīng)知道如何去連接列表元素了，在進(jìn)行列表連接前，我們還可以先對(duì)元素進(jìn)行轉(zhuǎn)化，當(dāng)然我們也知道如何使用map方法來(lái)進(jìn)行列表轉(zhuǎn)化了。接下來(lái)還可以用filter()方法過濾出我們想要的那些元素。最后一步的連接列表元素，用逗號(hào)還是什么分隔符，不過就是一個(gè)簡(jiǎn)單的reduce操作而已了。

我們可以用reduce()方法將元素拼接成一個(gè)字符串，不過這需要我們費(fèi)點(diǎn)工夫。JDK有一個(gè)十分方便的collect()方法，它也是reduce()的一個(gè)變種，我們可以用它來(lái)把元素合并成一個(gè)想要的值。

collect()方法來(lái)執(zhí)行歸約操作，不過它把具體的操作委托給一個(gè)collector來(lái)執(zhí)行。我們可以把轉(zhuǎn)化后的元素合并成一個(gè)ArrayList。繼續(xù)剛才那個(gè)例子，我們可以將轉(zhuǎn)化后的元素，拼接成一個(gè)用逗號(hào)分隔的字符串。

我們?cè)谵D(zhuǎn)化后的列表上調(diào)用了collect()方法，給它傳入了一個(gè)joining()方法返回的collector，joining是Collectors工具類里的一個(gè)靜態(tài)方法。collector就像是個(gè)接收器，它接收collect傳進(jìn)來(lái)的對(duì)象，并把它們存儲(chǔ)成你想要的格式：ArrayList, String等。我們會(huì)在52頁(yè)的collect方法及Collectors類中進(jìn)一步探索這個(gè)方法。

這是輸出的名字，現(xiàn)在它們是大寫的，并用逗號(hào)隔開。

總結(jié)

集合在編程中十分常見，有了lambda表達(dá)式后，Java的集合操作變得更加簡(jiǎn)單容易了。那些拖沓的集合操作的老代碼都可以換成這種優(yōu)雅簡(jiǎn)潔的新方式。內(nèi)部迭代器使得集合遍歷，轉(zhuǎn)化都變得更加方便，遠(yuǎn)離了可變性的煩惱，查找集合元素也變得異常輕松。使用這些新方法可以少寫不少代碼。這使得代碼更容易維護(hù)，更聚焦于業(yè)務(wù)邏輯，編程中的那些基本操作也變得更少了。

下一章中我們會(huì)看到lambda表達(dá)式如何簡(jiǎn)化程序開發(fā)中的另一個(gè)基本操作：字符串操作以及對(duì)象比較。

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