Java 丟了好多年，最近在揀起來，首先當然是了解這么多年來它的變化，于是發現了 Java 8 的java.util.stream。在學習和試驗的過程中，相比較于 C# 和 javascript，有那么些心得，作文以記之。

早些時間寫過一篇《ES6 的 for..of 和 Generator，從偽數組 jQuery 對象說起》，和這個主題有點關系。其實我記得還有一篇講 C# 的，沒找到，也許只是想過，沒寫成，成了虛假記憶。

前言

之所以把 C#、JavaScript 和 Java 三種語言的實現寫在一起，主要是為了放在一起有一個類比，可能會有助于理解。

集合數據

C# 的集合數據基類是 Collection<T>，它實現了 ICollection<T>接口，而 ICollection<T> 又從 IEnumerable<T> 接口繼承——實際上要討論的內容都基于 IEnumerable<T> 接口。另外還有一個非泛型的 IEnumerable 接口，不過建議大家盡量使用泛型，所以這個非泛型的接口就當我沒說。順便提一句，數組也是實現了 IEnumerable<T> 接口的。System.Linq 中提供的擴展大大方便了集合處理過程。

JavaScript 最常見的集合數據類型就是數組，自 ES6 發布以后，這個范圍擴展到了 iterable 對象。不過這里要討論的內容都是在Array.prototype 中實現的。除此之外，underscore、lodash 這些第三方庫中也實現了很多集合數據處理的方法，但不在本文討論內容之內。

Java 的集合類型由 Collection<E> 接口定義。本文討論的內容是 Java 8 的特性，在 java.util.stream 包中實現，由Collection<E>.stream() 引入。

示例語言版本

• 后面示例中的部分 C# 語句可能需要支持 6.0 語言版本的編譯器，如 Visual Studio 2015 或者 Visual Studio "15"
• JavaScript 代碼都使用了 ES6 語法，目前大部分瀏覽器支持，Node 5 也完全支持。
• Java 要求 Java 8(或 1.8)版本

遍歷

問題提出

給定一個名稱列表，數組類型， ["Andy", "Jackson", "Yoo"]，要求遍歷出到的控制臺。

C# 的遍歷

對于集合來說，最常用的就是遍歷，不過 for，foreach, while 之類大家都耳熟能詳了，不再多說。這里說的是 forEach() 方法。

很遺憾，C# 的 Linq 擴展 里沒有提供 ForEach() 方法，不過 All(IEnumerable<T>, Func<T, Boolean>) 和 Any(IEnumerable<T>, Func<T, Boolean>) 都可以代替。這兩個方法的區別就在于第二個參數 Func<T, Boolean> 的返回值。這兩個方法都會遍歷集合，對集合中的每個元素依次調用第二個參數，Func<T, Boolean> 所指的委托方法，并檢查其返回值，All() 檢查到 false 中止遍歷，而Any() 檢查到 true 中止遍歷。

All() 的意思是，所有元素都符合條件則返回 true，所有只要有一個不符合條件，返回了 false，則中止遍歷，返回false;Any() 的意思是只要發現有元素符合條件則返回 true。

Func<T, Boolean> 是一個公用委托。Func<...> 系列公用委托都用于委托帶有返回值的的方法，所有 Func<..., TResult>都是***一個參數 TResult 代表返回值類型。

因此，C# 的遍歷輸出可以這樣實現

string[] names = { "Andy", "Jackson", "Yoo" }; 
names.All(name => { 
    Console.WriteLine(name); 
    return true; 
});  

string[] names = { "Andy", "Jackson", "Yoo" }; 
names.Any(name => { 
    Console.WriteLine(name); 
    return false; 
});  

有 Lambda 就是好

JavaScript 的遍歷

JavaScript 的 Array 實現了 forEach 實例方法，即 Array.prototype.forEach()。

對于 JavaScript 的數組，可以這樣遍歷

var names = ["Andy", "Jackson", "Yoo"]; 
names.forEach(name => { 
    console.log(name); 
});  

對于 JavaScript 的偽數組，可以這樣

var names = { 
    0: "Andy", 
    1: "Jackson", 
    2: "Yoo", 
    length: 3 
}; 
 
[].forEach.call(names, name => { 
    console.log(name); 
});  

jQuery 的遍歷

jQuery 是一個常用的 JavaScript 庫，它封裝的對象都是基于偽數組的，所以 jQuery 中經常用到遍歷。除了網頁元素集合外，jQuery 也可以遍歷普通數組，有兩種方式

可以直接把數組作為***個參數，處理函數作為第二個參數調用 $.each()。

const names = ["Andy", "Jackson", "Yoo"]; 
$.each(names, (i, name) => { 
    console.log(name); 
}); 

也可以把數組封裝成一個 jQuery 對象($(names))，再在這個 jQuery 對象上調用 eash() 方法。

const names = ["Andy", "Jackson", "Yoo"]; 
$(names).each((i, name) => { 
    console.log(name); 
});  

兩種方法的處理函數都一樣，但是要注意，這和原生 forEach() 的處理函數有點不同。jQuery 的 each() 處理函數，***個參數是序號，第二個參數是數組元素;而原生 forEach() 的處理函數正好相反，***個參數是數組元素，第二個參數才是序號。

另外，$.each() 對偽數組同樣適用，不需要通過 call() 來調用。

Java 的遍歷

String[] names = { "Andy", "Jackson", "Yoo" }; 
List<String> list = Arrays.asList(names); 
list.forEach(name -> { 
    System.out.println(name); 
});  

過濾(篩選)數據

問題提出

給出一組整數，需要將其中能被 3 整除選出來 

[46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15] 

期望結果

[93, 48, 33, 15] 

C# 中過濾使用 Where() 擴展

int[] data = { 46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15 }; 
int[] result = data.Where(n => n % 3 == 0).ToArray();  

注意：Where() 的結果即不是數組也不是 List，需要通過 ToArray() 生成數組，或者通過 ToList() 生成列表。Linq 要在ToArray() 或者 ToList() 或者其它某些操作的時候才會真正遍歷，依次執行 Where() 參數提供的那個篩選函數。

JavaScript 中有 Array.prototype.filter

const data = [46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15]; 
const result = data.filter(n => { 
    return n % 3 === 0; 
});  

Java 中使用到 java.util.stream.*

Java 中可以通過 java.util.stream.IntStream.of() 來從數組生成 stream 對象

final int[] data = { 46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15 }; 
int[] result = IntStream.of(data) 
        .filter(n -> n % 3 == 0) 
        .toArray();  

需要注意的是，Arrays.asList(data).stream() 看起來也可以生成 stream 對象，但是通過調試會發現，這是一個 Stream<int[]>而不是 Stream<Integer>。原因是 asList(T ...a) 其參數可變參數，而且要求參數類型是類，所以 asList(data) 是把 data 作為一個 int[] 類型參數而不是 int 類型的參數數據。如果要從 int[] 生成 List<Integer>，還得通過 IntStream 來處理

List<Integer> list = IntStream.of(data) 
        .boxed() 
        .collect(Collectors.toList());  

映射處理

映射處理是指將某種類型的集合，將其元素依次映射成另一種類型，產生一個新類型的集合。新集合中的每個元素都與原集中的同樣位置的元素有對應關系。

問題提出

這里提出一個精典的問題：成績轉等級，不過為了簡化代碼(switch 或多重 if 語句代碼比較長)，改為判斷成績是否及格，60 分為及格線。

偷個懶，就用上個問題的輸入 [46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15]，

期望結果：

["REJECT","PASS","REJECT","REJECT","PASS","PASS","PASS","REJECT","REJECT","REJECT"] 

C# 通過 Select() 來進行映射處理。

int[] scores = { 46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15 }; 
string[] levels = scores 
    .Select(score => score >= 60 ? "PASS" : "REJECT") 
    .ToArray();  

JavaScript 通過 Array.prototype.map 來進行映射處理。

const scores = [46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15]; 
const levels = scores.map(score => { 
    return score >= 60 ? "PASS" : "REJECT"; 
});  

Java 的 Stream 提供了 mapToObj() 等方法處理映射

final int[] scores = { 46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15 }; 
String[] levels = IntStream.of(scores) 
        .mapToObj(score -> score >= 60 ? "PASS" : "REJECT") 
        .toArray(String[]::new);  

與“篩選”示例不同，在“篩選”示例中，由于篩選結果是 IntStream，可以直接調用 InStream::toArray() 來得到 int[]。

但在這個示例中，mapToObj() 得到的是一個 Stream<String>，類型擦除后就是 Stream，所以 Stream::toArray() 默認得到的是一個 Object[] 而不是 String[]。如果想得到 String[]，需要為 toArray() 指定 String[] 的構造函數，即 String[]::new。

生成查找表(如哈希表)

查找表在數據結構里的意義還是比較寬的，其中通過哈希算法實現的稱為哈希表。C# 中通常是用 Directory<T>，不過它是不是通過哈希實現我就不清楚了。不過 Java 中的 HashMap 和 Hashtable，從名稱就看得出來是實現。JavaScript 的字面對象據稱也是哈希實現。

提出問題

現在有一個姓名列表，是按學號從 1~7 排列的，需要建立一個查找到，使之能通過姓名很容易找到對應的學號。

["Andy", "Jackson", "Yoo", "Rose", "Lena", "James", "Stephen"] 

期望結果

Andy    => 1 
Jackson => 2 
Yoo     => 3 
Rose    => 4 
Lena    => 5 
James   => 6 
Stephen => 7    

C# 使用 ToDictionary()

string[] names = { "Andy", "Jackson", "Yoo", "Rose", "Lena", "James", "Stephen" }; 
int i = 1; 
Dictionary<string, int> map = names.ToDictionary(n => n, n => i++);  

C# Linq 擴展提供的若干方法都沒有將序號傳遞給處理函數，所以上例中采用了臨時變量計數的方式來進行。不過有一個看起來好看一點的辦法，用 Enumerable.Range() 先生成一個序號的序列，再基于這個序列來處理

string[] names = { "Andy", "Jackson", "Yoo", "Rose", "Lena", "James", "Stephen" }; 
IEnumerable<int> indexes = Enumerable.Range(0, names.Length); 
Dictionary<string, int> map = indexes.ToDictionary(i => names[i], i => i + 1);  

JavaScript 的兩種處理辦法

JavaScript 沒有提供從 [] 到 {} 的轉換函數，不過要做這個轉換也不是好麻煩，用 forEach 遍歷即可

var map = (function() { 
    var m = {}; 
    names.forEach((name, i) => { 
        m[name] = i + 1; 
    }); 
    return m; 
})();  

為了不讓臨時變量污染外面的作用域，上面的示例中采用了 IEFE 的寫法。不過，如果用 Array.prototype.reduce 則可以讓代碼更簡潔一些

var map = names.reduce((m, name, i) => { 
    m[name]  = i + 1; 
    return m; 
}, {});  

Java 的 Collectors

Java 的處理函數也沒有傳入序號，所以在 Java 中的實例和 C# 類似。不過，***種方法不可用，因為 Java Lambda 的實現相當于是匿名類對接口的實現，只能訪問局部的 final 變量，i 要執行 i++ 操作，顯然不是 final 的，所以只能用第二種辦法

final String[] names = { "Andy", "Jackson", "Yoo", "Rose", "Lena", "James", "Stephen" }; 
Map<String, Integer> map = IntStream.range(0, names.length) 
    .boxed() 
    .collect(Collectors.toMap(i -> names[i], i -> i + 1));  

我只能說 .boxed() 是個大坑啊，一定要記得調。

匯總和聚合處理

匯總處理就是合計啊，平均數啊之類的，使用方式都差不多，所以以合計(Sum)為例。

匯總處理其實是聚合處理的一個特例，所以就同一個問題，再用普通的聚合處理方式再實現一次。

問題提出

已知全班成績，求班總分，再次用到了那個數組

[46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15] 

期望結果：562

C# 的實現

C# 可以直接使用 Sum() 方法求和

int[] scores = { 46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15 }; 
int sum = scores.Sum();  

聚合實現方式(用 Aggregate())

int[] scores = { 46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15 }; 
int sum = scores.Aggregate(0, (total, score) => { 
    return total + score; 
});  

聚合實現方式要靈活得多，比如，改成乘法就可以算階乘。當然用于其它更復雜的情況也不在話下。前面生成查找表的 JavaScript 部分就是采用聚合來實現的。

JavaScript 都是通過聚合來實現的

const scores = [46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15]; 
const sum = scores.reduce((total, score) => { 
    return total + score; 
}, 0);  

注意 C# 的初始值在前，JavaScript 的初始值在后，這是有區別的。參數順序嘛，注意一下就行了。

Java 中使用 Stream::reduce 進行聚合處理

IntStream 提供了 sum() 方法

final int[] scores = { 46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15 }; 
final int sum = IntStream.of(scores).sum();  

同樣也可以用 reduce 處理

final int[] scores = { 46, 74, 20, 37, 98, 93, 98, 48, 33, 15 }; 
final int sum = IntStream.of(scores) 
        .reduce(0, (total, score) -> total + score);  

綜合應用

問題提出

已知全班 7 個人，按學號 從 1~7 分別是 

["Andy", "Jackson", "Yoo", "Rose", "Lena", "James", "Stephen"] 

這 7 個人的成績按學號序，分別是

[66, 74, 43, 93, 98, 88, 83] 

有 Student 數組結構

Student { 
    number: int 
    name: string 
    score: int 
}  

要求得到全班 7 人的 student 數組，且該數組按分數從高到低排序

C# 實現

sealed class Student { 
    public int Number { get; } 
    public string Name { get; } 
    public int Score { get; } 
     
    public Student(int number, string name, int score) { 
        Number = number; 
        Name = name; 
        Score = score; 
    } 
     
    public override string ToString() => $"[{Number}] {Name} : {Score}"; 
} 
Student[] students = Enumerable.Range(0, names.Length) 
    .Select(i => new Student(i + 1, names[i], scores[i])) 
    .OrderByDescending(s => s.Score) 
    .ToArray();  

注意 C# 中排序有 OrderBy 和 OrderByDescending 兩個方法，一般情況下只需要給一個映射函數，從原數據里找到要用于比較的數據即可使用其 >、< 等運算符進行比較。如果比例起來比較復雜的，需要提供第二個參數，一個 IComparer<T> 的實現

JavaScript 實現

 constructor(number, name, score) { 
        this._number = number; 
        this._name = name; 
        this._score = score; 
    } 
 
    get number() { 
        return this._number; 
    } 
 
    get name() { 
        return this._name; 
    } 
 
    get score() { 
        return this._score; 
    } 
 
    toString() { 
        return `[${this.number}] ${this.name} : ${this.score}`; 
    } 
} 
const names = ["Andy", "Jackson", "Yoo", "Rose", "Lena", "James", "Stephen"]; 
const scores = [66, 74, 43, 93, 98, 88, 83]; 
 
var students = names 
    .map((name, i) => new Student(i + 1, name, scores[i])) 
    .sort((a, b) => { 
        return b.score - a.score; 
    }); 

 JavaScript 的排序則是直接給個比較函數，根據返回的數值小于0、等于0或大于0來判斷是小于、等于還是大于。

Java 實現 

final class Student { 
    private int number; 
    private String name; 
    private int score; 
 
    public Student(int number, String name, int score) { 
        this.number = number; 
        this.name = name; 
        this.score = score; 
    } 
 
    public int getNumber() { 
        return number; 
    } 
 
    public String getName() { 
        return name; 
    } 
 
    public int getScore() { 
        return score; 
    } 
 
    @Override 
    public String toString() { 
        return String.format("[%d] %s : %d", getNumber(), getName(), getScore()); 
    } 
} 
final String[] names = { "Andy", "Jackson", "Yoo", "Rose", "Lena", "James", "Stephen" }; 
final int[] scores = { 66, 74, 43, 93, 98, 88, 83 }; 
Student[] students = IntStream.range(0, names.length) 
        .mapToObj(i -> new Student(i + 1, names[i], scores[i])) 
        .sorted((a, b) -> b.getScore() - a.getScore()) 
        .toArray(Student[]::new);