Lambda、Stream 与 Optional

第 9 章 · Lambda、Stream 与 Optional

本章目标：掌握 Lambda 表达式语法与函数式接口；熟练使用 Stream API 的 map、filter、reduce 及聚合操作；理解 Optional 避免空指针；用 Stream 重构 toolkit-demo 商品筛选与统计逻辑。

学时建议：4～5 小时（含 1.5 小时跟练）

前置：ch08 集合框架；ch06 接口与匿名内部类。

9.1 为什么需要 Lambda

Java 8 引入 Lambda，简化「只含一个抽象方法的接口」实现：

// 旧写法：匿名内部类
Runnable r1 = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Hello");
    }
};

// Lambda 写法
Runnable r2 = () -> System.out.println("Hello");

函数式接口：仅一个抽象方法，如 Runnable、Comparator、Predicate。可用 @FunctionalInterface 标注。

9.2 Lambda 语法

// 无参
() -> System.out.println("run")

// 单参（可省略括号与类型）
x -> x * 2
(x) -> x * 2
(int x) -> x * 2

// 多参
(a, b) -> a + b

// 多行需大括号与 return
(a, b) -> {
    int sum = a + b;
    return sum;
}

方法引用（当 Lambda 仅调用已有方法时）：

import java.util.function.Function;

Function<String, Integer> len = String::length;
System.out.println(len.apply("Java"));  // 4

// 等价于 s -> s.length()

9.3 常用函数式接口

java.util.function 包：

import java.util.function.*;

Predicate<String> notEmpty = s -> s != null && !s.isEmpty();
System.out.println(notEmpty.test("abc"));  // true

Function<String, Integer> toLen = String::length;
System.out.println(toLen.apply("toolkit"));  // 7

Consumer<String> printer = System.out::println;
printer.accept("日志输出");

Supplier<Double> random = Math::random;
System.out.println(random.get());

9.4 Stream 创建与中间操作

Stream 是对集合的「流水线」处理，不修改原集合（除非终端操作收集回原结构）。

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

List<String> books = List.of("Java 基础", "Web 开发", "数据分析", "Java 进阶");

// 从集合
Stream<String> s1 = books.stream();

// 从数组
Stream.of("A", "B", "C");

// 无限流（慎用）
Stream.iterate(0, n -> n + 1).limit(10);

filter — 筛选：

List<String> javaBooks = books.stream()
    .filter(b -> b.contains("Java"))
    .collect(Collectors.toList());
// [Java 基础, Java 进阶]

map — 转换：

List<Integer> lengths = books.stream()
    .map(String::length)
    .collect(Collectors.toList());
// [8, 6, 4, 8]

distinct / sorted / limit / skip：

List<Integer> uniqueSorted = List.of(3, 1, 4, 1, 5, 9).stream()
    .distinct()
    .sorted()
    .limit(3)
    .collect(Collectors.toList());
// [1, 3, 4]

9.5 flatMap 展开嵌套

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

List<List<String>> nested = List.of(
    List.of("A", "B"),
    List.of("C", "D")
);

List<String> flat = nested.stream()
    .flatMap(List::stream)
    .collect(Collectors.toList());
// [A, B, C, D]

toolkit-demo：一行日志拆成多个 token 后统计，可用 flatMap。

9.6 reduce 聚合

import java.util.List;

List<Integer> nums = List.of(1, 2, 3, 4, 5);

// 求和
int sum = nums.stream()
    .reduce(0, Integer::sum);
// 或 nums.stream().mapToInt(Integer::intValue).sum()

// 求最大值
int max = nums.stream()
    .reduce(Integer.MIN_VALUE, Integer::max);

// Optional 版本（无初始值）
nums.stream().reduce(Integer::sum).ifPresent(System.out::println);

9.7 终端操作与 Collectors

import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;

// 使用 ch06 学过的 record 作为数据载体（访问器为 title()、price() 等，而非 getTitle()）
record Product(String sku, String title, double price, int sales) {}

List<Product> products = List.of(
    new Product("BK-001", "Java 基础", 59.9, 120),
    new Product("BK-002", "Web 开发", 79.0, 450),
    new Product("BK-003", "数据分析", 45.0, 89)
);

// 转 List
List<String> titles = products.stream()
    .map(Product::title)
    .collect(Collectors.toList());

// 转 Set
Set<String> skus = products.stream()
    .map(Product::sku)
    .collect(Collectors.toSet());

// 分组
Map<Double, List<Product>> byPrice = products.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(Product::price));

// 拼接字符串
String joined = products.stream()
    .map(Product::title)
    .collect(Collectors.joining(", "));