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Java 中的列表过滤（Filter List in Java）

简介

在 Java 编程中，对列表（List）进行过滤操作是一项非常常见的任务。过滤列表意味着从原始列表中提取出满足特定条件的元素，组成一个新的列表。这在数据处理、业务逻辑实现等场景中都发挥着重要作用。本文将详细介绍 Java 中过滤列表的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者更好地掌握这一关键技术。

目录

  1. 基础概念
  2. 使用方法
    • 使用传统的 for 循环
    • 使用 Iterator
    • 使用 Java 8 的 Stream API
  3. 常见实践
    • 按条件过滤对象列表
    • 过滤掉空值
  4. 最佳实践
    • 性能优化
    • 代码可读性优化
  5. 小结
  6. 参考资料

基础概念

列表过滤本质上是一个筛选过程，它基于给定的条件对列表中的每个元素进行评估。如果元素满足条件，则将其保留在新的列表中；否则，将其排除。在 Java 中，列表通常由 java.util.List 接口表示，常见的实现类有 ArrayList 和 LinkedList。过滤操作的目标就是从这些列表中提取出符合特定要求的元素子集。

使用方法

使用传统的 for 循环

传统的 for 循环是最基本的过滤列表的方式。通过遍历列表中的每个元素，使用条件语句判断元素是否满足要求，并将满足条件的元素添加到新的列表中。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class TraditionalFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        numbers.add(4);
        numbers.add(5);

        List<Integer> filteredNumbers = new ArrayList<>();
        for (Integer number : numbers) {
            if (number % 2 == 0) {
                filteredNumbers.add(number);
            }
        }

        System.out.println("Filtered numbers: " + filteredNumbers);
    }
}

使用 Iterator

Iterator 提供了一种更灵活的方式来遍历和操作列表。通过 Iterator，可以在遍历过程中删除元素等操作。在过滤列表时，同样可以使用 Iterator 遍历列表，并将满足条件的元素添加到新列表中。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class IteratorFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        numbers.add(4);
        numbers.add(5);

        List<Integer> filteredNumbers = new ArrayList<>();
        Iterator<Integer> iterator = numbers.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer number = iterator.next();
            if (number % 2 == 0) {
                filteredNumbers.add(number);
            }
        }

        System.out.println("Filtered numbers: " + filteredNumbers);
    }
}

使用 Java 8 的 Stream API

Java 8 引入的 Stream API 为列表过滤提供了一种更简洁、更高效且函数式的方式。Stream API 允许将一系列操作链接起来，形成一个操作流水线，使代码更加易读和可维护。

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

public class StreamFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(1);
        numbers.add(2);
        numbers.add(3);
        numbers.add(4);
        numbers.add(5);

        List<Integer> filteredNumbers = numbers.stream()
              .filter(number -> number % 2 == 0)
              .collect(Collectors.toList());

        System.out.println("Filtered numbers: " + filteredNumbers);
    }
}

常见实践

按条件过滤对象列表

假设我们有一个包含 Person 对象的列表，每个 Person 对象有 name 和 age 属性，我们想要过滤出年龄大于 30 岁的人。

import java.util.ArrayList;
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 int getAge() {
        return age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }
}

public class ObjectFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Person> people = new ArrayList<>();
        people.add(new Person("Alice", 25));
        people.add(new Person("Bob", 35));
        people.add(new Person("Charlie", 40));

        List<Person> filteredPeople = people.stream()
              .filter(person -> person.getAge() > 30)
              .collect(Collectors.toList());

        System.out.println("Filtered people: " + filteredPeople);
    }
}

过滤掉空值

在处理列表时，可能会遇到列表中包含空值的情况。我们可以使用 Stream API 很方便地过滤掉这些空值。

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

public class NullFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> strings = new ArrayList<>();
        strings.add("apple");
        strings.add(null);
        strings.add("banana");
        strings.add(null);

        List<String> filteredStrings = strings.stream()
              .filter(str -> str != null)
              .collect(Collectors.toList());

        System.out.println("Filtered strings: " + filteredStrings);
    }
}

最佳实践

性能优化

  • 避免不必要的中间操作：在使用 Stream API 时，尽量避免在过滤过程中引入不必要的中间操作，以免影响性能。例如，如果只需要获取满足条件的第一个元素，使用 findFirst 而不是 collect 方法。
  • 并行处理：对于大型列表，可以考虑使用并行流来提高过滤效率。通过调用 parallelStream 方法，可以将流处理并行化，但需要注意并行处理可能带来的线程安全问题。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class ParallelFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            numbers.add(i);
        }

        List<Integer> filteredNumbers = numbers.parallelStream()
              .filter(number -> number % 2 == 0)
              .collect(Collectors.toList());

        System.out.println("Filtered numbers size: " + filteredNumbers.size());
    }
}

代码可读性优化

  • 使用方法引用：在 Stream API 中，可以使用方法引用使代码更加简洁和易读。例如，使用 Predicate 接口的静态方法 Objects::nonNull 来过滤空值，比使用 lambda 表达式 str -> str != null 更清晰。
  • 提取过滤条件：如果过滤条件比较复杂，可以将其提取为一个单独的方法，这样可以提高代码的可维护性和可读性。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Objects;
import java.util.stream.Collectors;

public class ReadabilityOptimizationExample {
    public static boolean isNotNull(String str) {
        return Objects.nonNull(str);
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<String> strings = new ArrayList<>();
        strings.add("apple");
        strings.add(null);
        strings.add("banana");
        strings.add(null);

        List<String> filteredStrings = strings.stream()
              .filter(ReadabilityOptimizationExample::isNotNull)
              .collect(Collectors.toList());

        System.out.println("Filtered strings: " + filteredStrings);
    }
}

小结

本文详细介绍了 Java 中过滤列表的多种方法，包括传统的 for 循环、Iterator 以及 Java 8 的 Stream API。同时，通过常见实践和最佳实践的示例，展示了如何在不同场景下高效地过滤列表。在实际应用中，应根据具体需求和性能要求选择合适的过滤方法，以实现代码的高效性和可读性。

参考资料