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= Java Stream终端操作 =

'''Java Stream终端操作'''是Stream API中的最终步骤，它们触发流的处理并产生结果或副作用。与中间操作不同，终端操作会消耗流，之后该流不能再被使用。理解终端操作对于有效使用Java Stream至关重要。

== 概述 ==
终端操作可以分为以下几类：
* '''聚合操作'''：如<code>collect()</code>, <code>reduce()</code>, <code>count()</code>
* '''查找与匹配'''：如<code>anyMatch()</code>, <code>allMatch()</code>, <code>findFirst()</code>
* '''迭代操作'''：如<code>forEach()</code>, <code>forEachOrdered()</code>
* '''其他'''：如<code>toArray()</code>, <code>min()</code>, <code>max()</code>

== 主要终端操作详解 ==

=== collect() ===
最强大的终端操作之一，使用Collector将元素累积到集合或其他数据结构中。

<syntaxhighlight lang="java">
List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Charlie");
List<String> filteredNames = names.stream()
    .filter(name -> name.length() > 3)
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(filteredNames); // 输出: [Alice, Charlie]
</syntaxhighlight>

常用Collectors：
* <code>toList()</code>, <code>toSet()</code>, <code>toMap()</code>
* <code>joining()</code> - 连接字符串
* <code>groupingBy()</code> - 分组
* <code>partitioningBy()</code> - 分区

=== reduce() ===
将流元素组合成单个结果。

<syntaxhighlight lang="java">
List<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.stream()
    .reduce(0, (a, b) -> a + b);

System.out.println(sum); // 输出: 15
</syntaxhighlight>

=== forEach() ===
对流中每个元素执行操作，通常用于副作用。

<syntaxhighlight lang="java">
List<String> names = List.of("Alice", "Bob", "Charlie");
names.stream()
    .forEach(System.out::println);
// 输出:
// Alice
// Bob
// Charlie
</syntaxhighlight>

=== 查找与匹配操作 ===
{| class="wikitable"
|-
! 方法 !! 描述 !! 示例
|-
| <code>anyMatch()</code> || 任意元素匹配谓词 || <code>stream.anyMatch(s -> s.contains("a"))</code>
|-
| <code>allMatch()</code> || 所有元素匹配谓词 || <code>stream.allMatch(s -> s.length() > 3))</code>
|-
| <code>noneMatch()</code> || 没有元素匹配谓词 || <code>stream.noneMatch(String::isEmpty))</code>
|-
| <code>findFirst()</code> || 返回第一个元素 || <code>stream.findFirst()</code>
|-
| <code>findAny()</code> || 返回任意元素 || <code>stream.findAny()</code>
|}

== 实际应用案例 ==

=== 案例1：数据统计 ===
<syntaxhighlight lang="java">
List<Product> products = ...; // 产品列表

// 计算平均价格
double avgPrice = products.stream()
    .mapToDouble(Product::getPrice)
    .average()
    .orElse(0.0);

// 按类别分组计数
Map<String, Long> countByCategory = products.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(
        Product::getCategory,
        Collectors.counting()
    ));
</syntaxhighlight>

=== 案例2：并行处理 ===
终端操作在并行流中特别有用：
<syntaxhighlight lang="java">
long count = largeList.parallelStream()
    .filter(item -> item.isValid())
    .count();
</syntaxhighlight>

== 性能考虑 ==
终端操作的性能特征：
* 短路操作（如<code>findFirst()</code>, <code>anyMatch()</code>）可能不需要处理整个流
* 状态操作（如<code>distinct()</code>, <code>sorted()</code>）可能影响性能
* 并行流中的终端操作需要考虑线程安全

== 终端操作流程图 ==
<mermaid>
graph TD
    A[创建流] --> B[中间操作]
    B --> C[终端操作]
    C --> D[结果/副作用]
</mermaid>

== 数学基础 ==
某些终端操作基于数学概念，例如<code>reduce()</code>可以表示为：
<math>
\text{reduce}(identity, \oplus) = identity \oplus x_0 \oplus x_1 \oplus \ldots \oplus x_{n-1}
</math>
其中<math>\oplus</math>是累加函数。

== 最佳实践 ==
* 优先使用无状态操作
* 对于简单转换，考虑使用方法引用
* 避免在<code>forEach</code>中修改外部状态
* 对于并行流，确保操作是线程安全的

== 常见错误 ==
* 尝试重用已消费的流
* 忽略Optional返回值（如<code>findFirst()</code>）
* 在并行流中使用非线程安全的收集器

通过掌握这些终端操作，您可以充分利用Java Stream API的强大功能，编写更简洁、更高效的代码。

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