使用 Java Stream 优雅实现List 转化为Map＜key,Map＜key,value＞＞

使用 Java Stream 优雅实现List 转化为Map<key,Map<key,value>>

问题背景

在开发中，我们经常需要根据某些规则对数据进行分组并构造成嵌套 Map。本例以学生信息为背景，展示如何用 Stream API 实现按班级分组并嵌套为以学生 ID 为键的 Map。

我们需要实现以下逻辑：

按班级分组：第一层 Map 的键是班级编号，值是另一个 Map。
按学生 ID 分组：第二层 Map 的键是学生 ID，值是学生信息对象。

最终数据结构：

Map<String, Map<String, Student>> classStudentMap;

数据结构

`Student` 类

public class Student {private String classId;  // 班级 IDprivate String studentId; // 学生 IDprivate String name;      // 学生姓名// 构造器public Student(String classId, String studentId, String name) {this.classId = classId;this.studentId = studentId;this.name = name;}// Getter 方法public String getClassId() {return classId;}public String getStudentId() {return studentId;}public String getName() {return name;}@Overridepublic String toString() {return "Student{" +"classId='" + classId + '\'' +", studentId='" + studentId + '\'' +", name='" + name + '\'' +'}';}
}

核心代码

下面是使用 Stream API 将学生信息列表分组并嵌套为 Map 的实现：

import java.util.*;
import java.util.function.Function;
import java.util.stream.Collectors;public class StudentGroupingExample {public static void main(String[] args) {// 示例数据List<Student> studentList = Arrays.asList(new Student("Class1", "S1", "Alice"),new Student("Class1", "S2", "Bob"),new Student("Class2", "S3", "Charlie"),new Student("Class2", "S4", "Daisy"),new Student("Class3", "S5", "Eve"));// 使用 Stream API 分组Map<String, Map<String, Student>> classStudentMap = studentList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Student::getClassId, // 第一层分组：按班级 IDCollectors.toMap(Student::getStudentId, // 第二层分组：按学生 IDFunction.identity()    // 以学生对象本身为值)));// 打印嵌套 MapclassStudentMap.forEach((classId, students) -> {System.out.println("Class: " + classId);students.forEach((studentId, student) ->System.out.println("  Student ID: " + studentId + " -> " + student));});}
}

示例运行结果

输入数据：

List<Student> studentList = Arrays.asList(new Student("Class1", "S1", "Alice"),new Student("Class1", "S2", "Bob"),new Student("Class2", "S3", "Charlie"),new Student("Class2", "S4", "Daisy"),new Student("Class3", "S5", "Eve")
);

输出结果：

Class: Class1Student ID: S1 -> Student{classId='Class1', studentId='S1', name='Alice'}Student ID: S2 -> Student{classId='Class1', studentId='S2', name='Bob'}
Class: Class2Student ID: S3 -> Student{classId='Class2', studentId='S3', name='Charlie'}Student ID: S4 -> Student{classId='Class2', studentId='S4', name='Daisy'}
Class: Class3Student ID: S5 -> Student{classId='Class3', studentId='S5', name='Eve'}

核心解析

1. 分组实现逻辑

第一层分组：使用 Collectors.groupingBy 按班级 ID 对学生列表分组。
第二层 Map：在 groupingBy 的下游 Collector 中，使用 Collectors.toMap 将分组结果进一步组织为按学生 ID 的 Map。

2. `Function.identity()` 的作用

Function.identity() 是 Function<T, T> 的快捷方法，表示值本身。例如，学生对象直接作为第二层 Map 的值。

优势分析

清晰简洁：
Stream API 的链式操作让代码直观且易于阅读。
灵活扩展：
可以轻松调整分组逻辑，例如按班级和性别进一步分组。
高效性：
分组操作直接在流中完成，无需手动遍历和构建 Map。

可能的改进

1. 处理重复键

若一个班级中存在重复的学生 ID，toMap 默认会抛出异常。可以通过提供合并函数解决：

Collectors.toMap(Student::getStudentId,Function.identity(),(existing, replacement) -> existing // 保留已有值
)

2. 性能优化

对于大规模数据，使用并行流（parallelStream）可以显著提高性能：

studentList.parallelStream().collect(Collectors.groupingBy(...));

总结

通过本文示例，我们展示了如何使用 Java 的 Stream API 高效地将学生信息列表组织成嵌套的 Map。groupingBy 和 toMap 是分组和嵌套操作的强大工具，能够帮助开发者更优雅地处理分层数据。

完整代码如下：

完整代码

import java.util.*;
import java.util.function.Function;
import java.util.stream.Collectors;public class StudentGroupingExample {public static void main(String[] args) {List<Student> studentList = Arrays.asList(new Student("Class1", "S1", "Alice"),new Student("Class1", "S2", "Bob"),new Student("Class2", "S3", "Charlie"),new Student("Class2", "S4", "Daisy"),new Student("Class3", "S5", "Eve"));Map<String, Map<String, Student>> classStudentMap = studentList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Student::getClassId,Collectors.toMap(Student::getStudentId,Function.identity())));classStudentMap.forEach((classId, students) -> {System.out.println("Class: " + classId);students.forEach((studentId, student) ->System.out.println("  Student ID: " + studentId + " -> " + student));});}
}