Java中Stream的映射与归约操作

# 1. Java Stream简介

## 1.1 什么是Java Stream
Java Stream（流）是Java 8引入的一种新的数据处理方式，它提供了一套简洁高效的操作集合，并且支持函数式编程的思想。通过使用Stream，我们可以处理集合和数组数据，进行过滤、映射、归约等操作，以便更加便捷地处理数据。

## 1.2 Stream的基本特性
Java Stream具有以下基本特性：
- Stream不存储数据，而是对数据源进行操作。
- Stream操作是延迟执行的，只有在终端操作被调用时才会触发执行。
- Stream支持函数式编程风格，可以通过链式操作来进行复杂的数据处理。
- Stream具有并行处理的能力，可以充分利用多核处理器进行高效并发操作。

## 1.3 Stream的使用场景
使用Java Stream可以简化对集合和数组的操作，使代码更加简洁和易读。Stream在以下场景中尤为适用：
- 数据过滤，例如按条件过滤集合中的数据。
- 数据转换，例如将集合中的数据进行映射转换。
- 数据归约，例如将集合中的数据进行求和、求平均值等操作。
- 数据分组，例如将集合中的数据按照某个属性进行分组。
- 并发处理，例如使用并行流进行数据处理，提高效率。

以上是Java Stream的简介，接下来我们将深入讨论Stream的映射与归约操作。

# 2. Stream的映射操作

在Java中，Stream提供了丰富的操作方法来处理数据，其中映射操作是一种常见且有用的操作。通过映射操作，我们可以对Stream中的元素进行转换或提取，从而得到新的Stream供后续操作使用。

### 2.1 什么是映射操作

映射操作可以理解为将一个元素转换为另一个元素，或者提取出一个元素的某个属性值。在Stream中，我们可以使用`map()`方法来进行映射操作。

### 2.2 map()方法的使用

`map()`方法接受一个函数作为参数，该函数将被应用于Stream中的每个元素，并将其转换为一个新的元素。下面是使用`map()`方法的示例代码：

List<String> names = Arrays.asList("Tom", "Jerry", "Alice", "Bob");

List<String> upperCaseNames = names.stream()
                                  .map(String::toUpperCase)
                                  .collect(Collectors.toList());

System.out.println(upperCaseNames);

代码解析：
- 首先，我们创建了一个包含几个姓名的List。
- 然后，通过`stream()`方法将List转换为一个Stream。
- 接着，调用`map()`方法，将每个姓名都转换为大写形式。
- 最后，使用`collect(Collectors.toList())`将Stream转换为一个包含转换后姓名的List，并打印输出。

输出结果：

[TOM, JERRY, ALICE, BOB]

通过`map()`方法的转换，我们将原始姓名列表转换为一个全大写的姓名列表。

### 2.3 flatMap()方法的使用

除了`map()`方法外，Stream还提供了`flatMap()`方法来进行映射操作。与`map()`方法不同的是，`flatMap()`方法可以将一个元素映射为一个Stream，然后将多个Stream合并为一个Stream。

下面是使用`flatMap()`方法的示例代码：

List<List<Integer>> numbers = Arrays.asList(
        Arrays.asList(1, 2, 3),
        Arrays.asList(4, 5, 6),
        Arrays.asList(7, 8, 9)
);

List<Integer> allNumbers = numbers.stream()
                                  .flatMap(List::stream)
                                  .collect(Collectors.toList());

System.out.println(allNumbers);

代码解析：
- 首先，我们创建了一个包含多个List的List，每个内部List包含一组整数。
- 然后，通过`stream()`方法将外部List转换为一个Stream。
- 接着，调用`flatMap(List::stream)`方法，将每个内部List都转换为一个Stream，并将多个Stream合并为一个Stream。
- 最后，使用`collect(Collectors.toList())`将Stream转换为一个包含所有整数的List，并打印输出。

输出结果：

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

通过`flatMap()`方法的操作，我们将原始的多个List合并成一个包含所有整数的List。

在实际应用中，可以根据具体的需求选择合适的映射操作，以便得到需要的转换结果。

综上所述，通过`map()`和`flatMap()`方法，我们可以对Stream中的元素进行映射操作，并获得新的Stream供后续操作使用。这些映射操作为数据处理提供了更高的灵活性和便利性。

# 3. Stream的归约操作

### 3.1 什么是归约操作
归约操作是指将一个流中的所有元素按照某种规则进行合并得到一个结果的操作。它将一个流归约（reduce）为一个值。通常，归约操作可以用来求和、求最大值、最小值等。

### 3.2 reduce()方法的使用
在Java中，归约操作可以通过Stream类的reduce()方法来实现。reduce()方法接受一个BinaryOperator函数作为参数，该函数定义了一个二元操作，将两个元素合并为一个结果。

下面是reduce()方法的语法：

Optional<T> redu