迭代時修改流中的對象
1. 概述
Java Stream API 提供了各種允許修改流元素的方法。然而，這些方法內的操作必須是互不干擾且無狀態的。否則，這將導致不正確的行為和輸出。
在本教程中，我們將討論修改 Java Stream 中的元素時常見的錯誤以及正確的方法。
2. 更改流元素的狀態
讓我們以Person類別的列表為例：
public class Person {
private String name;
private String email;
public Person(String name, String email) {
this.name = name;
this.email = email;
}
//standard getters and setters..
}我們將修改流內Person元素的電子郵件 ID 並將其轉換為大寫。
2.1.使用forEach()方法修改
讓我們從一個非常基本的方法開始，透過使用forEach()方法簡單地迭代列表：
@Test
void givenPersonList_whenUpdatePersonEmailByInterferingWithForEach_thenPersonEmailUpdated() {
personList.stream().forEach(e -> e.setEmail(e.getEmail().toUpperCase()));
personList.stream().forEach(e -> assertEquals(e.getEmail(), e.getEmail().toUpperCase()));
}在上面的方法中，在迭代Person物件清單時，每個元素的電子郵件都會轉換為大寫。看似合法，卻違反了不干涉原則。這意味著在流管道中，我們永遠不應該修改原始來源。
除非流源是並發的，否則在流管道執行期間修改流的資料源可能會導致異常、不正確的答案或不一致的行為。
2.2.用peek()方法修改
現在讓我們來看看peek()方法。我們常常想用它來修改流中元素的屬性：
@Test
void givenPersonList_whenUpdatePersonEmailByInterferingWithPeek_thenPersonEmailUpdated() {
personList.stream()
.peek(e -> e.setEmail(e.getEmail().toUpperCase()))
.collect(Collectors.toList());
personList.forEach(e -> assertEquals(e.getEmail(), e.getEmail().toUpperCase()));
}同樣，透過更新來源personList我們重複了前面部分中提到的相同錯誤。
2.3.用map()方法修改
forEach()方法是流管道中的終端操作。但是， map()與peek()一樣，是一個傳回Stream中間操作。在map()中，我們將建立一個新的Person對象，其中電子郵件為大寫，然後將其收集到新清單中：
@Test
void givenPersonList_whenUpdatePersonEmailWithMapMethod_thenPersonEmailUpdated() {
List<Person> newPersonList = personList.stream()
.map(e -> new Person(e.getName(), e.getEmail().toUpperCase()))
.collect(Collectors.toList());
newPersonList.forEach(e -> assertEquals(e.getEmail(), e.getEmail().toUpperCase()));
}在上面的方法中，我們沒有修改原來的清單。相反，我們創建了一個新列表newPersonList 。因此，它是不干擾的。它也是無狀態的，因為它內部的操作結果不會互相影響。大多數情況下，他們獨立運作。無論是順序處理還是並行處理，都建議遵循這些原則。
考慮到不可變性是函數式程式設計的本質之一，我們可以嘗試建立一個不可變的Person類別：
public class ImmutablePerson {
private String name;
private String email;
public ImmutablePerson(String name, String email) {
this.name = name;
this.email = email;
}
public ImmutablePerson withEmail(String email) {
return new ImmutablePerson(this.name, email);
}
//Standard getters
}ImmutablePerson類別沒有任何 setter 方法。但是，它提供了一個withEmail()方法，該方法傳回一個新的ImmutablePerson ，其中email為大寫。
現在，讓我們在修改流中的元素時使用它：
@Test
void givenPersonList_whenUpdateImmutablePersonEmailWithMapMethod_thenPersonEmailUpdated() {
List<ImmutablePerson> newImmutablePersonList = immutablePersonList.stream()
.map(e -> e.withEmail(e.getEmail().toUpperCase()))
.collect(Collectors.toList());
newImmutablePersonList.forEach(e -> assertEquals(e.getEmail(), e.getEmail().toUpperCase()));
}透過這一點，我們正在強制執行不干涉。
3. 從串流中刪除元素
在流程中執行結構變更甚至更加棘手。這是比修改更昂貴的操作，因此如果不小心，可能會導致不一致和不良的結果。讓我們詳細探討一下。
3.1.使用forEach()方法刪除元素
如果我們想從流中刪除一些元素怎麼辦？例如，讓我們從清單中刪除名為John的人：
@Test
void givenPersonList_whenRemoveWhileIterating_thenThrowException() {
assertThrows(NullPointerException.class, () -> {
personList.stream().forEach(e -> {
if(e.getName().equals("John")) {
personList.remove(e);
}
});
});
}我們嘗試在迭代時修改forEach()方法中列表的結構。令人驚訝的是，這會導致NullPointerException這與ArrayList中的forEach()拋出ConcurrentModificationException:
@Test
void givenPersonList_whenRemoveWhileIteratingWithForEach_thenThrowException() {
assertThrows(ConcurrentModificationException.class, () -> {
personList.forEach(e -> {
if(e.getName().equals("John")) {
personList.remove(e);
}
});
});
}3.2.使用CopyOnWriteArrayList刪除元素
CopyOnWriteArrayList是ArrayList的線程安全版本。在迭代時可以刪除元素：
@Test
void givenPersonList_whenRemoveWhileIterating_thenPersonRemoved() {
assertEquals(4, personList.size());
CopyOnWriteArrayList<Person> cps = new CopyOnWriteArrayList<>(personList);
cps.stream().forEach(e -> {
if(e.getName().equals("John")) {
cps.remove(e);
}
});
assertEquals(3, cps.size());
}它可以防止多個執行緒之間的干擾，但成本太高，因為對於每個寫入操作，它都會建立一個快照。
3.3.使用filter()方法刪除元素
Java Stream API 提供了方法filter()來以更優雅的方式刪除元素：
@Test
void givenPersonList_whenRemovePersonWithFilter_thenPersonRemoved() {
assertEquals(4, personList.size());
List<Person> newPersonList = personList.stream()
.filter(e -> !e.getName().equals("John"))
.collect(Collectors.toList());
assertEquals(3, newPersonList.size());
}在上面的方法中， filter()只允許那些沒有名稱John Person物件在管道中向前移動。同樣，過濾方法內使用的謂詞應該是非干擾且無狀態的。它看起來也更簡單、易於理解和排除故障。
4。結論
在本文中，我們了解了修改流中元素的正確方法。重要的是管道處理應該是無幹擾和無狀態的。否則，這可能會導致意想不到的結果。
與往常一樣，本文中使用的程式碼可以在 GitHub 上找到。