Java 聚合

1. 介绍

在软件开发中，聚合是一种常见的操作，通过将多个对象或数据集合合并成一个整体，可以方便地对其进行处理和操作。在 Java 中，我们可以使用聚合来处理不同类型的数据，从而满足各种需求。

本文将介绍 Java 中的聚合概念，包括什么是聚合、如何使用聚合、聚合操作的常见示例等内容。同时，我们还会讨论一些与聚合相关的 Java 库和工具。

2. 聚合的概念

聚合是一种将多个对象或数据集合合并成一个整体的概念。在 Java 中，可以使用数组、集合和自定义类等方式来实现聚合。下面分别介绍这些方式。

2.1 数组聚合

在 Java 中，数组是最基本的数据结构之一，用于存储相同类型的多个元素。通过将多个数据存储在一个数组中，我们可以进行统一的操作和处理。

示例代码如下所示：

int[] numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
int sum = 0;
for (int number : numbers) {
    sum += number;
}
System.out.println("数组元素的和为：" + sum);

运行结果：

数组元素的和为：15

在上面的示例中，我们通过遍历数组中的元素，并将它们累加到一个变量中，实现了数组元素的求和。

2.2 集合聚合

除了数组外，Java 还提供了许多集合类，包括 List、Set 和 Map 等。这些集合类更加灵活，可以用来存储不同类型的对象。

下面以 List 为例，介绍集合聚合的用法。

示例代码如下所示：

List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
numbers.add(1);
numbers.add(2);
numbers.add(3);
numbers.add(4);
numbers.add(5);

int sum = 0;
for (int number : numbers) {
    sum += number;
}
System.out.println("集合元素的和为：" + sum);

运行结果：

集合元素的和为：15

在上面的示例中，我们使用 List 存储了多个整数，然后通过遍历集合中的元素，并将它们累加到一个变量中，实现了集合元素的求和。

2.3 自定义类的聚合

除了使用数组和集合来实现聚合外，我们还可以使用自定义的类来实现聚合。

示例代码如下所示：

class Person {
    private String name;
    private int age;

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

    // Getters and setters...

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

List<Person> people = new ArrayList<>();
people.add(new Person("Alice", 25));
people.add(new Person("Bob", 30));
people.add(new Person("Charlie", 35));

for (Person person : people) {
    System.out.println(person);
}

运行结果：

Person{name='Alice', age=25}
Person{name='Bob', age=30}
Person{name='Charlie', age=35}

在上面的示例中，我们定义了一个 Person 类，并将多个 Person 对象存储在一个 List 中。然后，通过遍历集合中的元素，并将它们打印出来，实现了自定义类对象的聚合。

3. 聚合的操作

聚合不仅仅是将多个对象合并成一个整体，还可以对该整体进行各种操作，例如过滤、映射、排序等。在 Java 中，我们可以使用 Stream API 来进行聚合操作。

下面分别介绍流的创建和聚合操作的用法。

3.1 创建流

在 Java 8 中，我们引入了 Stream API，用于在集合或数组上执行聚合操作。

示例代码如下所示：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = numbers.stream();

在上面的示例中，我们将一个 List 转换为一个流。可以使用 stream() 方法来创建一个流对象。

3.2 聚合操作

在创建了流之后，可以对其执行各种聚合操作，例如过滤、映射、排序等。下面分别介绍这些操作的用法。

3.2.1 过滤操作

过滤操作用于根据指定的条件筛选出符合要求的元素。

示例代码如下所示：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = numbers.stream();

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

System.out.println(filteredNumbers);

运行结果：

[2, 4]

在上面的示例中，我们使用 filter() 方法过滤出集合中的偶数，并将它们收集到一个新的集合中。

3.2.2 映射操作

映射操作用于对集合中的每个元素进行某种转换。

示例代码如下所示：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Stream<Integer> stream = numbers.stream();

List<Integer> squaredNumbers = stream.map(number -> number * number)
                                     .collect(Collectors.toList());

System.out.println(squaredNumbers);

运行结果：

[1, 4, 9, 16, 25]

在上面的示例中，我们使用 map() 方法将集合中的每个元素都平方，并将结果收集到一个新的集合中。

3.2.3 排序操作

排序操作用于对集合中的元素进行排序。

示例代码如下所示：

List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 4, 3, 2, 1);
Stream<Integer> stream = numbers.stream();

List<Integer> sortedNumbers = stream.sorted()
                                   .collect(Collectors.toList());

System.out.println(sortedNumbers);

运行结果：

[1, 2, 3, 4, 5]

在上面的示例中，我们使用 sorted() 方法对集合中的元素进行升序排序，并将结果收集到一个新的集合中。

4. 相关的 Java 库和工具

除了基本的聚合操作外，Java 还提供了一些相关的库和工具，用于更方便地进行聚合操作。

下面介绍一些常用的库和工具。

4.1 Guava

Guava 是 Google 提供的一个 Java 核心库，其中包含了许多实用的工具类和方法，包括聚合操作。Guava 中的集合工具类可以方便地进行聚合操作，例如过滤、转换、合并等。

示例代码如下所示：

import com.google.common.collect.Collections2;
import com.google.common.collect.Lists;

List<Integer> numbers = Lists.newArrayList(1, 2, 3, 4, 5);

// 过滤偶数
Collection<Integer> filteredNumbers = Collections2.filter(numbers, number -> number % 2 == 0);
System.out.println(filteredNumbers);

// 转换成平方数
Collection<Integer> squaredNumbers = Collections2.transform(numbers, number -> number * number);
System.out.println(squaredNumbers);

// 求和
int sum = Collections2.filter(numbers, number -> number % 2 == 0)
                      .stream()
                      .mapToInt(Integer::intValue)
                      .sum();
System.out.println("偶数的和为：" + sum);

运行结果：

[2, 4]
[1, 4, 9, 16, 25]
偶数的和为：6

在上面的示例中，我们使用 Guava 中的集合工具类来实现过滤、转换和求和等聚合操作。

4.2 Apache Commons Collections

Apache Commons Collections 是 Apache 提供的一个 Java 集合工具库，包含了许多实用的集合工具类和方法。

示例代码如下所示：

import org.apache.commons.collections4.CollectionUtils;
import org.apache.commons.collections4.Transformer;

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 过滤偶数
Collection<Integer> filteredNumbers = CollectionUtils.select(numbers, number -> number % 2 == 0);
System.out.println(filteredNumbers);

// 转换成平方数
Transformer<Integer, Integer> transformer = number -> number * number;
Collection<Integer> squaredNumbers = CollectionUtils.collect(numbers, transformer);
System.out.println(squaredNumbers);

运行结果：