Java 8系列之重构和定制收集器

前面我们已经了解到了Collector类库中各种收集器的强大,可是,它们也只是能满足常用的场景。既然开放了Collector接口,我们当然可以根

前面我们已经了解到了Collector类库中各种收集器的强大,可是,它们也只是能满足常用的场景。既然开放了Collector接口,我们当然可以根据自已意愿去定制,实际操作起来还是比较简单的。

Collectors.joining源码解析

从前面,我们已经了解到一个Collector是由四部分组成的:

  • Supplier<A> supplier(): 创建新的结果结
  • BiConsumer<A, T> accumulator(): 将元素添加到结果容器
  • BinaryOperator<A> combiner(): 将两个结果容器合并为一个结果容器
  • Function<A, R> finisher(): 对结果容器作相应的变换

我们先Collectors.joining是怎么实现的:

String strJoin = Stream.of(“1”, “2”, “3”, “4”)

.collect(Collectors.joining(“,”, “[“, “]”));

System.out.println(“strJoin: ” + strJoin);

// 打印结果

// strJoin: [1,2,3,4]

这里,我们跟踪代码,看看Collectors.joining的源码:

public static Collector<CharSequence, ?, String> joining(CharSequence delimiter,

CharSequence prefix,

CharSequence suffix) {

return new CollectorImpl<>(

() -> new StringJoiner(delimiter, prefix, suffix),

StringJoiner::add, StringJoiner::merge,

StringJoiner::toString, CH_NOID);

}

Collectors.joining实际上返回的是一个CollectorImpl对象,而其是Collector接口的实现类。在创建CollectorImpl对象时,通过方法引用,将StringJoiner的add()、merge()、toString()方法分别传递给accumulator()、combiner()及finisher()等四部分。

static class CollectorImpl<T, A, R> implements Collector<T, A, R> {

private final Supplier<A> supplier;

private final BiConsumer<A, T> accumulator;

private final BinaryOperator<A> combiner;

private final Function<A, R> finisher;

private final Set<Characteristics> characteristics;

CollectorImpl(Supplier<A> supplier,

BiConsumer<A, T> accumulator,

BinaryOperator<A> combiner,

Function<A,R> finisher,

Set<Characteristics> characteristics) {

this.supplier = supplier;

this.accumulator = accumulator;

this.combiner = combiner;

this.finisher = finisher;

this.characteristics = characteristics;

}

CollectorImpl(Supplier<A> supplier,

BiConsumer<A, T> accumulator,

BinaryOperator<A> combiner,

Set<Characteristics> characteristics) {

this(supplier, accumulator, combiner, castingIdentity(), characteristics);

}

@Override

public BiConsumer<A, T> accumulator() {

return accumulator;

}

@Override

public Supplier<A> supplier() {

return supplier;

}

@Override

public BinaryOperator<A> combiner() {

return combiner;

}

@Override

public Function<A, R> finisher() {

return finisher;

}

@Override

public Set<Characteristics> characteristics() {

return characteristics;

}

}

首先要明确的是参数类型,

  • 待收集元素的类型:String;
  • 累加器的类型:StringCombiner;
  • 最终结果的类型:String。

然后,我们一边阅读代码, 一边看图, 这样就能看清到底是怎么Collector工作的。由于Collector可以并行收集,为了可以了解清楚Collector的四部分的作用,我们这里以Collector在两个容器上并行执行。

Collector的每一个组件都是函数,因此我们使用箭头表示,Stream中的值用圆圈表示,最终生成的值用椭圆表示。Collector的一开始的工作就是创建一个容器。这里我们是实现了Supplier,这是一个工厂方法。

public Supplier<StringJoiner> supplier() {

return () -> new StringJoiner(delim, prefix, suffix);

}

Java 8系列之重构和定制收集器

Collector的accumulator函数的作用就是,它结合之前操作的结果和当前值,生成并返回新的值。 这一逻辑是通过StringJoiner::add方法实现的。

public StringJoiner add(CharSequence newElement) {

prepareBuilder().append(newElement);

return this;

}

这里的accumulator用来将流中的值叠加入容器中.

Java 8系列之重构和定制收集器

combiner方法与reduce方法类似,将两个容器合并。由于Collector支持并发操作,如果不将多的容器合并,必然会导致数据的混乱。如果仅仅在串行执行,此步骤可以省略。这里,使用了StringJoiner::merge来实现,最后返回的是

public StringJoiner merge(StringJoiner other) {

Objects.requireNonNull(other);

if (other.value != null) {

final int length = other.value.length();、

StringBuilder builder = prepareBuilder();

builder.append(other.value, other.prefix.length(), length);

}

return this;

}

在收集阶段,Collector被combiner方法成对合并进一个容器,直到最后只剩一个容器为止.

Java 8系列之重构和定制收集器

最后,finisher方法将StringJoiner转换为最后的结果,将toString方法内联到方法链的末端,这就将 StringCombiners转换成了我们想要的字符串。

public String toString() {

if (value == null) {

return emptyValue;

} else {

if (suffix.equals(“”)) {

return value.toString();

} else {

int initialLength = value.length();

String result = value.append(suffix).toString();

// reset value to pre-append initialLength

value.setLength(initialLength);

return result;

}

}

}

这样,我们就完成了Collector的自定义,好像还一点我们忽略掉了,那就是Collector的特征。正是忽略了这点,再自定义时,给自己挖了一个坑。关于Characteristics这个Enum看下官方文档吧,前面已经提到这里不再多述。

Collector自定义起来,也不是特别的麻烦,不过要明确以下几点:

  1. 参数类型:这里最重要的是指定累加器的类型,一般都是自定义的过度类
  • 待收集元素的类型:T;
  • 累加器的类型:A;
  • 最终结果的类型:R。
  1. 累加器的逻辑
  2. 最终结果的转换
  3. Collector特征的选择

自定义Collector

现在有个简单的需求,求一段数字的和,如果是奇数,直接相加;如果是偶数,乘以2后在相加。这样的场景下,Collector类库中的收集器不能满足我们的需求,我们只能够自己定义了。

1.自定义类作为过渡容器

我们先定义一个类IntegerSum作为过渡容器。这里所说的容器并不一定是集合,只是对数据的临时存储,称之为过渡容器。在IntegerSum类内,定义了3个方法:

  • doSum:作为累加器,实现求和操作
  • doCombine:作为combine,将两个容器合并
  • toValue:作为finisher,将IntegerSum转为所需要的结果Integer
  • public class IntegerSum {
  • Integer sum;
  • public IntegerSum(Integer sum) {
  • this.sum = sum;
  • }
  • public IntegerSum doSum(Integer item) {
  • if (item % 2 == 0) {
  • this.sum += item * 2;
  • } else {
  • this.sum += item;
  • }
  • return this;
  • }
  • public IntegerSum doCombine(IntegerSum it) {
  • this.sum += it.sum;
  • return this;
  • }
  • public Integer toValue() {
  • return this.sum;
  • }
  • }

明确参数类型

  • 待收集元素的类型:Integer
  • 累加器的类型:IntegerSum
  • 最终结果的类型:IntegerR

实现Collector接口

Integer integerSum = Stream.of(1, 2, 3, 4)

.collect(new Collector<Integer, IntegerSum, Integer>() {

@Override

public Supplier<IntegerSum> supplier() {

return () -> new IntegerSum(2);

}

@Override

public BiConsumer<IntegerSum, Integer> accumulator() {

return IntegerSum::doSum;

}

@Override

public BinaryOperator<IntegerSum> combiner() {

return IntegerSum::doCombine;

}

@Override

public Function<IntegerSum, Integer> finisher() {

return IntegerSum::toValue;

}

@Override

public Set<Characteristics> characteristics() {

Set<Collector.Characteristics> CH_NOID = Collections.emptySet();

return CH_NOID;

}

});

System.out.println(“integerSum: ” + integerSum); // 打印结果:integerSum: 18

在实现Collector接口时,我们通过方法引用的方式,指定了Collector的四部分的实现形式,见代码。对于Characteristics,并未对Collecotor设置特征。

这样一个简单的自定义Collector,就实现了。如果有兴趣,你可以试一下。

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