Java Stream：高效获取HashMap中所有第二高值条目

本文详细介绍了如何使用java stream api从hashmap中高效地获取所有具有第二高值的条目，尤其是在存在多个键共享同一第二高值的情况下。通过结合`collectors.groupingby`进行预处理，然后对分组后的数据流进行排序、跳过和提取，可以确保准确无误地获取所有符合条件的键值对，提供了一种处理复杂数据筛选场景的强大解决方案。

理解问题与传统方法的局限性

在Java开发中，我们经常需要从HashMap中根据值进行筛选。一个常见的需求是找出具有第二高值的条目。如果仅需要一个条目，一种直观的方法是获取HashMap的entrySet，将其转换为Stream，然后按照值进行降序排序，跳过第一个（最高值）并获取下一个。

考虑以下HashMap示例：

HashMap map = new HashMap<>();       
map.put("Pankaj", 1);
map.put("Amit", 2);
map.put("Rahul", 5);
map.put("Chetan", 7);
map.put("Vinod", 6);
map.put("Amit", 8); // "Amit" 的值会被更新为 8
map.put("Rajesh", 7);

请注意，HashMap中的键是唯一的，如果插入相同的键，其值会被更新。因此，最终的map内容将是：{Pankaj=1, Amit=8, Rahul=5, Chetan=7, Vinod=6, Rajesh=7}。

如果我们使用如下代码来尝试获取第二高值：

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import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;

public class MapValueExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap map = new HashMap<>();       
        map.put("Pankaj", 1);
        map.put("Amit", 2);
        map.put("Rahul", 5);
        map.put("Chetan", 7);
        map.put("Vinod", 6);
        map.put("Amit", 8); // Amit的值更新为8
        map.put("Rajesh", 7);

        // 尝试获取第二高值，但仅返回一个条目
        Entry m = map.entrySet().stream()
            .sorted(Collections.reverseOrder(Map.Entry.comparingByValue()))
            .skip(1)
            .findFirst()
            .get();

        System.out.println("使用传统方法获取的第二高值条目: " + m);
    }
}

这段代码的输出可能是 Chetan=7 或 Rajesh=7（取决于排序的稳定性，但通常只会返回其中一个），因为它findFirst()只获取了排序后的第一个元素。然而，如果第二高值有多个条目（例如，Chetan=7 和 Rajesh=7 都具有第二高值 7），这种方法无法同时获取所有这些条目。

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解决方案：结合分组与Stream操作

为了解决上述问题，我们需要一种机制来首先识别所有具有相同值的条目，然后找出第二高值的组。Java Stream API的Collectors.groupingBy方法为此提供了强大的支持。

核心思路如下：

1. 将HashMap的entrySet转换为Stream。
2. 使用Collectors.groupingBy将这些条目按照它们的值进行分组。这将生成一个Map>>，其中键是原始值（例如 7），值是所有具有该值的Entry列表。
3. 获取这个分组后的Map的entrySet，并将其转换为Stream。
4. 对这个新的Stream进行排序。此时，我们排序的是Map.Entry>>，所以需要按照其键（即原始值）进行降序排序。
5. 跳过第一个元素（最高值对应的组）。
6. 获取下一个元素（第二高值对应的组）。
7. 从这个组中提取其值，即一个包含所有第二高值条目的List>。

完整代码示例

import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.stream.Collectors;

public class SecondHighestValueEntries {

    public static void main(String[] args) {
        HashMap map = new HashMap<>();
        map.put("Pankaj", 1);
        map.put("Amit", 2);
        map.put("Rahul", 5);
        map.put("Chetan", 7);
        map.put("Vinod", 6);
        map.put("Amit", 8); // Amit的值被更新为8
        map.put("Rajesh", 7);

        List> result = map.entrySet()
                .stream()
                // 步骤1: 按值对Map条目进行分组。
                // 结果是一个Map>>
                .collect(Collectors.groupingBy(e -> e.getValue()))
                // 步骤2: 获取分组后的Map的entrySet，并转换为Stream。
                // 现在Stream中的元素是Map.Entry>>
                .entrySet()
                .stream()
                // 步骤3: 对这些分组后的条目按其键（即原始值）进行降序排序。
                // 这样，值最高的组会排在前面。
                .sorted(Collections.reverseOrder(Map.Entry.comparingByKey()))
                // 步骤4: 跳过第一个元素，即最高值对应的组。
                .skip(1)
                // 步骤5: 获取跳过后的第一个元素，即第二高值对应的组。
                // 这是一个Optional>>>
                .findFirst()
                // 步骤6: 获取Optional中的值。
                // 如果没有第二高值，此处会抛出NoSuchElementException。
                .get()
                // 步骤7: 从获取到的Map.Entry中提取其值，
                // 这是一个包含所有第二高值条目的List>。
                .getValue();

        System.out.println("所有具有第二高值的条目: " + result);
    }
}

输出结果

运行上述代码，将得到以下输出：

所有具有第二高值的条目: [Rajesh=7, Chetan=7]

这准确地返回了所有具有第二高值（即 7）的条目，包括 Rajesh=7 和 Chetan=7。

注意事项与总结

1. 处理空值或不足的元素： 如果HashMap中元素不足，或者没有第二高值（例如，所有值都相同，或者只有一个唯一值），findFirst().get()可能会抛出NoSuchElementException。在生产代码中，建议使用findFirst().orElse(null)或findFirst().orElseThrow(...)来更健壮地处理这种情况。
2. 性能考量： groupingBy操作会创建一个中间Map，这会增加内存开销。对于非常大的数据集，需要权衡其性能影响。然而，对于大多数常见场景，这种方法在可读性和功能性上都表现出色。
3. 排序稳定性： 在groupingBy之后，对Map.Entry的排序是基于键（即原始值）。对于具有相同键的条目，其在List中的顺序是不确定的，但这不是问题，因为我们关心的是所有具有特定值的条目。

通过这种结合Collectors.groupingBy和Stream排序、跳过操作的方法，我们能够优雅且高效地解决从HashMap中获取所有第二高值条目的问题，即使存在多个键共享同一第二高值，也能确保结果的完整性和准确性。这种模式在处理更复杂的数据聚合和筛选需求时也具有广泛的应用前景。