聚合操作 - 归约（Reduction） - 《Java™教程（中文）》

Stream.reduce方法
Stream.collect方法

“ 聚合操作 ”部分，描述了以下操作流程，该流程计算了roster集合中所有男性成员的平均年龄：

double average = roster
    .stream()
    .filter(p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE)
    .mapToInt(Person::getAge)
    .average()
    .getAsDouble();

JDK包含许多终端操作（如 average， sum， min， max，和 count），通过组合流的内容，返回一个值。这些操作称为归约操作。JDK还包含返回集合，而不是单个值的归约操作。许多归约运算执行特定任务，例如查找值的平均值或将元素分组为类别。但是，JDK为您提供了通用的归约操作 reduce和 collect，本节将对此进行详细说明。
本节涵盖以下主题：

您可以在示例ReductionExamples中找到本节中描述的代码摘录。

Stream.reduce方法

Stream.reduce方法是泛型的归约运算。考虑以下管道，该管道计算集合roster中男性成员的年龄总和。它使用 Stream.sum归约运算：

Integer totalAge = roster
    .stream()
    .mapToInt(Person::getAge)
    .sum();

将其与以下管道进行比较，该管道使用Stream.reduce运算来计算相同的值：

Integer totalAgeReduce = roster
   .stream()
   .map(Person::getAge)
   .reduce(
       0,
       (a, b) -> a + b);

reduce本示例中的操作采用两个参数：

identity：如果流中没有元素，则identity元素既是reduce的初始值，也是默认结果。在此示例中，标识元素为0;。这是年龄总和的初始值，如果roster集合中不存在成员，则为默认值。
accumulator：累加器函数有两个参数：约简的部分结果（在此示例中，是到目前为止所有已处理整数的总和）和流的下一个元素（在此示例中，是整数）。它返回一个新的部分结果。在此示例中，accumulator函数是一个lambda表达式，该表达式将两个Integer值相加并返回一个Integer值：
```
(a, b) -> a + b
```
reduce操作始终返回新值。但是，累加器函数每次处理流的元素时也会返回一个新值。假设您想将流的元素简化为一个更复杂的对象，例如集合。这可能会妨碍您的应用程序的性能。如果您的reduce操作涉及将元素添加到集合中，则每次累加器函数处理一个元素时，它都会创建一个包含该元素的新集合，这效率很低。相反，对您而言，更新现有集合会更有效。您可以使用下一部分介绍的Stream.collect方法来执行此操作。

Stream.collect方法
与reduce方法（该方法在处理元素时总是会创建一个新值）不同，该 collect方法会修改或变异现有值。
考虑如何查找流中的平均值。您需要两个数据：值的总数和这些值的总和。但是，与reduce方法和所有其他归约方法一样，collect方法仅返回一个值。您可以创建一个包含成员变量的新数据类型，该成员变量跟踪值的总数和这些值的总和，例如以下类 Averager：
```
class Averager implements IntConsumer
{
  private int total = 0;
  private int count = 0;
  public double average() {
      return count > 0 ? ((double) total)/count : 0;
  }
  public void accept(int i) { total += i; count++; }
  public void combine(Averager other) {
      total += other.total;
      count += other.count;
  }
}
```
以下管道使用Averager类和collect方法来计算所有男性成员的平均年龄： ```java Averager averageCollect = roster.stream() .filter(p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE) .map(Person::getAge) .collect(Averager::new, Averager::accept, Averager::combine);

System.out.println(“Average age of male members: “ + averageCollect.average());

本示例中的`collect`操作采用三个参数：
- `supplier`：供应商具有工厂职能；它构造了新的实例。对于`collect`操作，它将创建结果容器的实例。在此示例中，它是`Averager`类的新实例。
- `accumulator`：累加器功能将流元素合并到结果容器中。在此示例中，通过将`count`变量加1并将流元素的值添加到`total`成员变量来修改`Averager`结果容器，该流元素的值是代表男性成员年龄的整数。
- `combiner`：组合器函数接受两个结果容器并合并其内容。在这个例子中，它通过将另一个`Averager`实例的`count`成员变量增加`count`变量，并将另一个`Averager`实例的`total`成员变量的值添加到`total`成员变量，来修改`Averager`结果容器。
请注意以下几点：
- 供应商是一个lambda表达式（或方法引用），与诸如`reduce`操作中的identity元素之类的值相反。
- 累加器和组合器函数不返回值。
- 您可以对并行流使用`collect`操作；有关更多信息，请参见[并行](https://www.yuque.com/ican/canjava/lqrn2a)一节 。（如果使用并行流运行`collect`方法，则只要合并器函数创建新对象（例如本示例中的`Averager`对象），JDK都会创建一个新线程。因此，您不必担心同步。）
尽管JDK为您提供了计算流中元素平均值的`average`操作，但是如果需要从流中的元素中计算多个值，则可以使用`collect`操作和一个自定义类。<br />`collect`操作最适合集合。以下示例通过`collect`操作将男性成员的姓名放入集合中：
```java
List<String> namesOfMaleMembersCollect = roster
    .stream()
    .filter(p -> p.getGender() == Person.Sex.MALE)
    .map(p -> p.getName())
    .collect(Collectors.toList());

此版本的collect操作采用Collector类型的参数。此类封装了在collect需要三个参数（供应商，累加器和合并器功能）的操作中用作参数的函数。
Collectors类包含了许多有用的归约操作，如累加元件到集合并且根据不同的标准总结元件。这些归约运算返回Collector类的实例，因此您可以将它们用作collect运算的参数。
本示例使用的 Collectors.toList操作，将流元素累积到List的新实例中。与Collectors类中的大多数操作一样，toList运算符返回Collector的实例，而不是集合。
以下示例roster按性别对集合成员进行分组：

Map<Person.Sex, List<Person>> byGender =
    roster
        .stream()
        .collect(
            Collectors.groupingBy(Person::getGender));

groupingBy操作返回一个映射，该映射的键是应用指定为其参数指定的lambda表达式而得到的值（称为分类函数）。在此示例中，返回的映射包含两个键Person.Sex.MALE和Person.Sex.FEMALE。键的对应值是包含流元素的List实例，这些流元素在由分类功能处理时对应于键值。例如，与key对应的值Person.Sex.MALE是包含所有男性成员的List实例。
以下示例检索roster集合中每个成员的名称，并按性别将其分组：

Map<Person.Sex, List<String>> namesByGender =
    roster
        .stream()
        .collect(
            Collectors.groupingBy(
                Person::getGender,                      
                Collectors.mapping(
                    Person::getName,
                    Collectors.toList())));

此示例中的groupingBy操作采用两个参数：分类函数和Collector的实例。Collector参数称为下游收集器。这是一个收集器，Java运行时将其应用于另一个收集器的结果。因此，groupingBy操作使您可以将collect方法应用于groupingBy操作创建的List值。此示例应用了收集器mapping，该收集器将映射功能应用于Person::getName流的每个元素。因此，结果流仅包含成员名称。像此示例一样，包含一个或多个下游收集器的管道称为多级归约。
以下示例检索每个性别成员的总年龄：

Map<Person.Sex, Integer> totalAgeByGender =
    roster
        .stream()
        .collect(
            Collectors.groupingBy(
                Person::getGender,                      
                Collectors.reducing(
                    0,
                    Person::getAge,
                    Integer::sum)));

reducing操作采用三个参数：

identity：与Stream.reduce操作一样，如果流中没有元素，则identity元素既是reduce的初始值，也是默认结果。在此示例中，标识元素为0;。这是年龄总和的初始值，如果不存在成员，则为默认值。
mapper：reducing操作将此映射器功能应用于所有流元素。在此示例中，映射器检索每个成员的年龄。
operation：操作功能用于减少映射值。在此示例中，操作功能将Integer值相加。

以下示例检索每种性别的成员的平均年龄：

Map<Person.Sex, Double> averageAgeByGender = roster
    .stream()
    .collect(
        Collectors.groupingBy(
            Person::getGender,                      
            Collectors.averagingInt(Person::getAge)));

归约（Reduction）

Stream.reduce方法

Stream.collect方法