本文深入探讨了Java Stream中利用函数式参数实现动态去重过滤的机制。通过分析一个具体的代码示例，揭示了`filter`操作如何与一个由辅助方法生成的`Predicate`协同工作，以及`Function`接口如何作为参数传入以定义去重键。文章详细阐述了`checkMethod`的执行时机、`ConcurrentHashMap.newKeySet()`在去重中的作用，以及Stream元素处理的内部流程，旨在帮助读者掌握Stream的高级用法。
在Java 8引入Stream API之后，函数式编程范式在Java开发中变得越来越普遍。其中，filter操作是Stream管道中一个基础且强大的中间操作，它允许我们根据特定条件选择性地保留元素。本文将通过一个实际案例，深入剖析如何结合函数式参数和自定义逻辑，实现Stream的动态去重过滤功能。
核心概念：Stream的filter操作与Predicate
Stream.filter()方法接收一个java.util.function.Predicate函数式接口作为参数。Predicate接口定义了一个抽象方法boolean test(T t)，它接受一个类型为T的参数，并返回一个布尔值。如果test方法返回true，则该元素被保留；如果返回false，则被过滤掉。
在常见的去重场景中，我们可能需要根据对象的某个特定属性进行去重，而不是根据对象的引用或equals方法。这时，动态生成Predicate就显得尤为重要。
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动态生成Predicate：checkMethod的工作原理
考虑以下示例代码，它旨在计算Person列表中拥有唯一名称的人数：
import java.util.List;
import java.util.Objects;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.function.Function;
import java.util.function.Predicate;
public class StreamUniqueFilter {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person("test1");
Person p2 = new Person("test2");
Person p3 = new Person("test1"); // Duplicate name
List l = List.of(p1, p2, p3);
// 使用checkMethod生成Predicate，根据Person的name属性去重
var count = l.stream().filter(checkMethod(Person::getName)).count();
System.out.println("Unique names count: " + count); // Expected: 2
}
/**
* 生成一个Predicate，用于根据指定键提取器进行去重。
*
* @param keyExtractor 用于从元素中提取去重键的Function。
* @param Stream中元素的类型。
* @return 一个Predicate，当元素键首次出现时返回true，否则返回false。
*/
public static final Predicate checkMethod(Function keyExtractor) {
Objects.requireNonNull(keyExtractor);
// 使用ConcurrentHashMap.newKeySet()创建一个线程安全的Set来存储已见的键
final var seen = ConcurrentHashMap.newKeySet();
// 返回一个Lambda表达式作为Predicate，其test方法逻辑为：
// 1. 使用keyExtractor从当前元素t中提取键。
// 2. 尝试将提取的键添加到seen集合中。
// 3. Collection.add()方法返回true表示元素是新添加的（即首次出现），返回false表示元素已存在。
return t -> seen.add(keyExtractor.apply(t));
}
}
// Person.java
class Person {
private String name;
Person(String name) {
this.name = name;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" + "name='" + name + '\'' + '}';
}
} 在上述代码中，checkMethod是实现动态去重逻辑的关键。让我们逐步分析它的工作原理：
函数式参数keyExtractor：checkMethod方法接收一个Function super T, ?> keyExtractor作为参数。Function是一个函数式接口，它接受一个类型为T的参数并返回一个结果。在这里，Person::getName是一个方法引用，它被解析为一个Function
，其作用是从Person对象中提取name字符串。通过这种方式，我们可以灵活地指定根据哪个属性进行去重，而无需修改checkMethod的内部逻辑。 -
Predicate的生成与执行时机： 当l.stream().filter(checkMethod(Person::getName))这行代码执行时，checkMethod(Person::getName)会首先且仅执行一次。
- 在这次执行中，checkMethod会创建一个线程安全的Set（通过ConcurrentHashMap.newKeySet()），用于存储已经“见过”的键。
- 然后，它会返回一个Predicate
实例。这个Predicate的test方法（即t -> seen.add(keyExtractor.apply(t))）封装了去重逻辑。
-
去重逻辑的核心：seen.add()的巧妙利用： 返回的Predicate实例中的Lambda表达式t -> seen.add(keyExtractor.apply(t))是去重的核心。
- keyExtractor.apply(t)：对于Stream中的每个元素t，都会调用keyExtractor（例如Person::getName）来提取其去重键（例如Person对象的name）。
- seen.add(...)：Collection.add()方法在尝试将元素添加到集合时，会返回一个布尔值：
- 如果元素是首次添加到集合中（即集合中原来没有该元素），add()方法返回true。
- 如果集合中已经存在该元素，add()方法返回false。
- 由于filter方法会保留Predicate返回true的元素，因此只有当某个Person的name是首次出现时，filter才会保留这个Person对象。
Stream过滤流程解析
结合上述分析，l.stream().filter(checkMethod(Person::getName)).count()的执行流程如下：
-
初始化阶段：
- checkMethod(Person::getName)被调用。
- 一个空的ConcurrentHashMap.newKeySet()实例被创建并赋值给seen变量。
- checkMethod返回一个Predicate
实例，该实例内部引用了seen集合和Person::getName这个keyExtractor。
-
Stream处理阶段：
- l.stream()创建了一个Person对象的Stream。
- filter()操作开始处理Stream中的每个元素。
- 对于Stream中的每个Person对象（例如p）：
- filter会调用之前返回的Predicate实例的test方法。
- test方法内部执行seen.add(Person::getName.apply(p))。
- 如果p.getName()是seen集合中首次出现的，add()返回true，filter保留p。
- 如果p.getName()已经存在于seen集合中，add()返回false，filter丢弃p。
- count()终端操作统计经过过滤后剩余的元素数量。
注意事项与最佳实践
- 线程安全性： 使用ConcurrentHashMap.newKeySet()是实现去重逻辑的关键，它确保了在多线程环境下（例如并行Stream）seen集合的更新是线程安全的，避免了竞态条件。
- 灵活性： 这种模式极大地提高了去重逻辑的灵活性。通过改变传入checkMethod的keyExtractor，我们可以轻松地根据Person::getAge、Person::getId或其他任何属性进行去重，而无需修改filter或checkMethod的内部实现。
- 性能考量： 对于非常大的Stream，这种基于Set的去重方式通常比Stream.distinct()（如果需要自定义去重逻辑）更高效，因为distinct()默认依赖对象的equals()和hashCode()方法，可能需要为自定义去重逻辑提供额外的实现或包装。
- 泛型与通配符： Function super T, ?> keyExtractor中的? super T表示keyExtractor可以接受T类型或T的任何父类型作为输入，这增加了方法的通用性。?表示返回类型可以是任意类型。
总结
通过本文的深入分析，我们理解了Java Stream中filter操作与动态生成的Predicate相结合，如何实现基于任意属性的去重功能。关键在于checkMethod只执行一次来初始化去重状态（seen集合）并返回一个封装了去重逻辑的Predicate。随后，filter操作会为Stream中的每个元素调用这个Predicate，利用Collection.add()方法的布尔返回值巧妙地完成去重。掌握这种模式，能够让我们在处理Stream数据时，更加灵活和高效地实现复杂的过滤需求。
