Java stream多字段分组（groupingBy）

今天药忘吃喽~ 2024-03-16 14:11 48阅读 0赞

> 近期的项目里，遇到一个需求：对于含有多个元素的`List<Person>`，按照其中的某几个属性进行分组，比如`Persion::getAge`、`Persion::getType`、`Persion::getGender`等字段。下面就让我们讨论一下如何比较优雅的按多字段进行分组groupingBy。

### 利用Stream进行分组 ###

`Stream`是Java8的一个新特性，主要用户集合数据的处理，如排序、过滤、去重等等功能，这里我们不展开讲解。本文主要讲解的是利用`Stream.collect()`来对List进行分组。  
Person类Person.java：

public class Person {
        
    
        /**
         * id
         */
        private Integer id;
    
        /**
         * 年龄
         */
        private Integer age;
    
        /**
         * 类型
         */
        private String type;
    
        /**
         * 姓名
         */
        private String name;
    
        /**
         * 性别
         */
        private String gender;
    
        public Integer getId() {
        
            return id;
        }
    
        public Person setId(Integer id) {
        
            this.id = id;
            return this;
        }
    
        public Integer getAge() {
        
            return age;
        }
    
        public Person setAge(Integer age) {
        
            this.age = age;
            return this;
        }
    
        public String getType() {
        
            return type;
        }
    
        public Person setType(String type) {
        
            this.type = type;
            return this;
        }
    
        public String getName() {
        
            return name;
        }
    
        public Person setName(String name) {
        
            this.name = name;
            return this;
        }
    
        public String getGender() {
        
            return gender;
        }
    
        public Person setGender(String gender) {
        
            this.gender = gender;
            return this;
        }
    }

#### 1. 利用单个字段进行分组 ####

如上面的Person类，如果对于其中的某一个字段进行分组（如gender），则比较简单，我们可以利用`Stream.collect()`和`Collectors.groupingBy`结合，即可进行分组groupingBy，代码如下：

public class TestGroupingBy {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            List<Person> personList = Arrays.asList(
                    new Person().setId(1).setAge(18).setType("student").setName("user - 1").setGender("male"),
                    new Person().setId(2).setAge(20).setType("student").setName("user - 2").setGender("male"),
                    new Person().setId(3).setAge(18).setType("student").setName("user - 3").setGender("male"),
                    new Person().setId(4).setAge(18).setType("student").setName("user - 4").setGender("male"),
                    new Person().setId(5).setAge(35).setType("teacher").setName("user - 5").setGender("male"),
                    new Person().setId(6).setAge(35).setType("teacher").setName("user - 6").setGender("male"),
                    new Person().setId(7).setAge(20).setType("student").setName("user - 7").setGender("male"),
                    new Person().setId(8).setAge(20).setType("student").setName("user - 8").setGender("female"),
                    new Person().setId(9).setAge(20).setType("student").setName("user - 9").setGender("female"),
                    new Person().setId(10).setAge(20).setType("student").setName("user - 10").setGender("female")
            );
    
            Map<String, List<Person>> groupingMap = personList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Person::getGender));
    }

其中的`groupingMap`，类型为`Map<String, List<Person>>`，第一个泛型为`String`即分组字段（本例中为gender字段）的类型，第二个泛型为`List<Person>`及分组结果的类型。  
我们在Debug模式下运行代码，可以看到`groupingMap`数据如下：  
![单个字段分组结果][00434978411f46ddb32c3e931b0d1206.png]  
可以看到`personList`数据按照gender属性被分成了两组。

#### 2. 利用多个字段进行分组 ####

上面的例子是按单个字段分组，如果需要按照多个字段，如gender、age、type三个字段进行分组，同样也可以可以利用`Stream.collect()`和`Collectors.groupingBy`结合的方式进行分组，不过该方式中调用`Collectors.groupingBy`时需要多次嵌套调用，测试代码如下：

public class TestGroupingBy {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            List<Person> personList = Arrays.asList(
                    new Person().setId(1).setAge(18).setType("student").setName("user - 1").setGender("male"),
                    new Person().setId(2).setAge(20).setType("student").setName("user - 2").setGender("male"),
                    new Person().setId(3).setAge(18).setType("student").setName("user - 3").setGender("male"),
                    new Person().setId(4).setAge(18).setType("student").setName("user - 4").setGender("male"),
                    new Person().setId(5).setAge(35).setType("teacher").setName("user - 5").setGender("male"),
                    new Person().setId(6).setAge(35).setType("teacher").setName("user - 6").setGender("male"),
                    new Person().setId(7).setAge(20).setType("student").setName("user - 7").setGender("male"),
                    new Person().setId(8).setAge(20).setType("student").setName("user - 8").setGender("female"),
                    new Person().setId(9).setAge(20).setType("student").setName("user - 9").setGender("female"),
                    new Person().setId(10).setAge(20).setType("student").setName("user - 10").setGender("female")
            );
    
            // 多字段嵌套分组
            Map<String, Map<Integer, Map<String, List<Person>>>> groupingMap = personList.stream().collect(
                    Collectors.groupingBy(Person::getGender, 
                            Collectors.groupingBy(Person::getAge, 
                                    Collectors.groupingBy(Person::getType)
                            )
                    )
            );
    
        }
    }

其中`groupingMap`类型为`Map<String, Map<Integer, Map<String, List<Person>>>>`，是一个嵌套了三层的Map，对应的泛型`String/Integer/String`分别为对应分组字段的类型，最后一层Map的value类型为`List<Person>`为实际分组后的数据集合类型，为方便查看数据，特意按Json格式贴出数据如下：

{
        
      "female": {
        
        "20": {
        
          "student": [
            {
        
              "id": 8,
              "age": 20,
              "type": "student",
              "name": "user - 8",
              "gender": "female"
            },
            {
        
              "id": 9,
              "age": 20,
              "type": "student",
              "name": "user - 9",
              "gender": "female"
            },
            {
        
              "id": 10,
              "age": 20,
              "type": "student",
              "name": "user - 10",
              "gender": "female"
            }
          ]
        }
      },
      "male": {
        
        "18": {
        
          "student": [
            {
        
              "id": 1,
              "age": 18,
              "type": "student",
              "name": "user - 1",
              "gender": "male"
            },
            {
        
              "id": 3,
              "age": 18,
              "type": "student",
              "name": "user - 3",
              "gender": "male"
            },
            {
        
              "id": 4,
              "age": 18,
              "type": "student",
              "name": "user - 4",
              "gender": "male"
            }
          ]
        },
        "20": {
        
          "student": [
            {
        
              "id": 2,
              "age": 20,
              "type": "student",
              "name": "user - 2",
              "gender": "male"
            },
            {
        
              "id": 7,
              "age": 20,
              "type": "student",
              "name": "user - 7",
              "gender": "male"
            }
          ]
        },
        "35": {
        
          "teacher": [
            {
        
              "id": 5,
              "age": 35,
              "type": "teacher",
              "name": "user - 5",
              "gender": "male"
            },
            {
        
              "id": 6,
              "age": 35,
              "type": "teacher",
              "name": "user - 6",
              "gender": "male"
            }
          ]
        }
      }
    }

可以看到，原先的List数据，按照`gender/age/type`三个属性，分成了三层的`Map`，对于这种多层的`Map`代码上处理起来会有一些不方便。并且如果分组字段更多的话，所嵌套的`Collectors.groupingBy`也会更加多，代码书写起来也不太优雅。

下面将介绍另外一种按多字段分组的方法。

#### 3. 利用Collectors.groupingBy与Function结合进行多字段分组 ####

查看`Collectors.groupingBy`API会发现，其中一种用法是第一个参数为`Function`，如下：  
![在这里插入图片描述][ee8b1cbcd92541b28de508a4b64ad4f3.png]  
简单翻译一下就是：一种将输入元素映射到键的分类函数。即需要定义一个函数Function，该函数将元素对象映射到一个键的集合里。代码示例如下：

public class TestGroupingBy {
        
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            List<Person> personList = Arrays.asList(
                    new Person().setId(1).setAge(18).setType("student").setName("user - 1").setGender("male"),
                    new Person().setId(2).setAge(20).setType("student").setName("user - 2").setGender("male"),
                    new Person().setId(3).setAge(18).setType("student").setName("user - 3").setGender("male"),
                    new Person().setId(4).setAge(18).setType("student").setName("user - 4").setGender("male"),
                    new Person().setId(5).setAge(35).setType("teacher").setName("user - 5").setGender("male"),
                    new Person().setId(6).setAge(35).setType("teacher").setName("user - 6").setGender("male"),
                    new Person().setId(7).setAge(20).setType("student").setName("user - 7").setGender("male"),
                    new Person().setId(8).setAge(20).setType("student").setName("user - 8").setGender("female"),
                    new Person().setId(9).setAge(20).setType("student").setName("user - 9").setGender("female"),
                    new Person().setId(10).setAge(20).setType("student").setName("user - 10").setGender("female")
            );
    
            // 定义一个函数Function，该函数将元素对象映射到一个键的集合里
            Function<Person, List<Object>> compositeKey = person ->
                    Arrays.asList(person.getGender(), person.getAge(), person.getType());
    
            // 分组
            Map<List<Object>, List<Person>> groupingMap =
                    personList.stream().collect(Collectors.groupingBy(compositeKey, Collectors.toList()));
    
        }
    }

通过在Debug模式下运行代码，可以看到`groupingMap`的数据结构如下：  
![在这里插入图片描述][bfca177fb90c409db959a61c17bc18e7.png]  
`groupingMap`数据仅仅只有一层，但是其键值Key却是一个List，里面包含了分组字段的值，如上图中的`male`、`35`、`teacher`是集合中属性`gender/age/type`分别是`male`、`35`、`teacher`的元素集合。数据按Json格式贴出如下：

{
        
      "[male, 35, teacher]": [
        {
        
          "id": 5,
          "age": 35,
          "type": "teacher",
          "name": "user - 5",
          "gender": "male"
        },
        {
        
          "id": 6,
          "age": 35,
          "type": "teacher",
          "name": "user - 6",
          "gender": "male"
        }
      ],
      "[female, 20, student]": [
        {
        
          "id": 8,
          "age": 20,
          "type": "student",
          "name": "user - 8",
          "gender": "female"
        },
        {
        
          "id": 9,
          "age": 20,
          "type": "student",
          "name": "user - 9",
          "gender": "female"
        },
        {
        
          "id": 10,
          "age": 20,
          "type": "student",
          "name": "user - 10",
          "gender": "female"
        }
      ],
      "[male, 20, student]": [
        {
        
          "id": 2,
          "age": 20,
          "type": "student",
          "name": "user - 2",
          "gender": "male"
        },
        {
        
          "id": 7,
          "age": 20,
          "type": "student",
          "name": "user - 7",
          "gender": "male"
        }
      ],
      "[male, 18, student]": [
        {
        
          "id": 1,
          "age": 18,
          "type": "student",
          "name": "user - 1",
          "gender": "male"
        },
        {
        
          "id": 3,
          "age": 18,
          "type": "student",
          "name": "user - 3",
          "gender": "male"
        },
        {
        
          "id": 4,
          "age": 18,
          "type": "student",
          "name": "user - 4",
          "gender": "male"
        }
      ]
    }

由于Map只有一层，用该方式分组的结果，对于我们业务也是比较友好，代码里对数据处理起来也是比较方便的。可以看到，从代码书写角度以及分组处理后得到的结果，该方法都是最优雅的。

### 写在最后 ###

可以看到，如果分组字段只有一个，我们可以用比较简单的利用`Stream.collect()`和`Collectors.groupingBy`进行处理，但对于多个字段的分组操作，建议还是用`Collectors.groupingBy`和`Function`进行处理。

[00434978411f46ddb32c3e931b0d1206.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/16/7d481828986f41bab987410617199bd8.png
[ee8b1cbcd92541b28de508a4b64ad4f3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/16/56b0db33fc334a80973c29c79542b0bd.png
[bfca177fb90c409db959a61c17bc18e7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/16/359352c4dc1c4f0c9a250aaaef201fba.png