Java 中 Filter 和 Map 的深度解析

简介

在 Java 编程里，filter 和 map 是极为重要的操作，它们主要用于对集合进行处理和转换。这些操作属于 Java 8 引入的 Stream API 的一部分，借助函数式编程的思想，让代码更为简洁、易读，同时提升开发效率。本文会全面阐述 filter 和 map 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，助力读者深入掌握并高效运用它们。

基础概念

Stream

Stream 是 Java 8 引入的新抽象概念，代表着一系列元素的序列，能够对这些元素开展各种操作。Stream 并非存储元素的数据结构，而是一种对数据进行处理的方式。它支持多种中间操作（如 filter 和 map）与终端操作（如 collect 和 forEach）。

Filter

filter 是 Stream 的中间操作，用于筛选出满足特定条件的元素。它接收一个 Predicate 函数式接口作为参数，该接口的 test 方法会对每个元素进行测试，若返回 true，则该元素会被保留在结果流中；若返回 false，则会被过滤掉。

Map

map 同样是 Stream 的中间操作，用于对每个元素进行转换。它接收一个 Function 函数式接口作为参数，该接口的 apply 方法会对每个元素进行处理，并返回一个新的元素，最终形成一个新的流。

使用方法

Filter 的使用

以下是一个简单的 filter 使用示例，用于筛选出列表中大于 5 的元素：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class FilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
        List<Integer> filteredNumbers = numbers.stream()
                .filter(num -> num > 5)
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(filteredNumbers);
    }
}

Map 的使用

以下是一个简单的 map 使用示例，用于将列表中的每个元素乘以 2：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class MapExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
        List<Integer> squaredNumbers = numbers.stream()
                .map(num -> num * 2)
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(squaredNumbers);
    }
}

常见实践

结合 Filter 和 Map

在实际开发中，常常需要先对元素进行筛选，再进行转换。以下是一个示例，用于筛选出列表中大于 5 的元素，并将它们乘以 2：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class FilterMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
        List<Integer> result = numbers.stream()
                .filter(num -> num > 5)
                .map(num -> num * 2)
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(result);
    }
}

处理对象列表

filter 和 map 也可用于处理对象列表。以下是一个示例，用于筛选出年龄大于 18 岁的人员，并将他们的姓名转换为大写：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

public class ObjectListExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Person> people = Arrays.asList(
                new Person("Alice", 20),
                new Person("Bob", 15),
                new Person("Charlie", 25)
        );
        List<String> names = people.stream()
                .filter(person -> person.getAge() > 18)
                .map(person -> person.getName().toUpperCase())
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println(names);
    }
}

最佳实践

尽早过滤

在进行多个操作时，应尽早使用 filter 操作，这样可以减少后续操作需要处理的元素数量，提升性能。

避免复杂的 Lambda 表达式

尽量让 Lambda 表达式简洁明了，避免在其中编写复杂的逻辑。若逻辑较为复杂，可将其提取为单独的方法。

合理使用并行流

对于大规模数据处理，可考虑使用并行流来提升性能。但要注意并行流可能会带来线程安全问题，需谨慎使用。

小结

本文详细介绍了 Java 中 filter 和 map 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。filter 和 map 是 Stream API 中非常实用的操作，能够让代码更简洁、易读。在实际开发中，合理运用这两个操作可以提高开发效率和代码质量。

参考资料

《Effective Java》（第 3 版）
《Java 8 in Action》