forEach、peek 方法：副作用

1. forEach 方法：對元素的最終動作

在深入細節之前，先再次回顧什麼是終端操作與中間操作。

• 中間操作（例如 filter、map、distinct、peek）——會回傳新的串流，且通常在呼叫終端操作之前不會真正執行。
• 終端操作（例如 forEach、collect、count、anyMatch）——會啟動串流元素的處理並回傳結果（或不回傳任何東西，如 forEach）。

在終端操作之後，串流被視為關閉，無法再對其套用其他操作。就像想把已經吃掉的冰淇淋再吃一次——做不到：串流已經「用過」了。

現在來認識兩個與副作用相關的重要方法：forEach 與 peek。

forEach 做什麼？

forEach 是一個終端操作，會對串流中的每個元素執行指定的動作。通常用於輸出到螢幕、寫入日誌、統計計數與其他副作用（side effects）。

方法簽名：

void forEach(Consumer<? super T> action)

Consumer<T> 是一個函式式介面，接收一個參數且不回傳任何值（例如 System.out::println）。

範例：輸出列表中的所有元素

假設我們有一個使用者名稱的清單：

List<String> users = List.of("Anna", "Boris", "Alex", "Alina", "Dmitry");

使用 Stream API 將所有使用者輸出到螢幕非常簡單：

users.stream().forEach(System.out::println);

輸出：

Anna
Boris
Alex
Alina
Dmitry

也可以使用 Lambda 表達式：

users.stream().forEach(name -> System.out.println("使用者: " + name));

輸出：

使用者: Anna
使用者: Boris
使用者: Alex
使用者: Alina
使用者: Dmitry

重要：forEach 會終結串流

呼叫 forEach 之後，串流就「被關閉」了。不能繼續鏈式呼叫：

users.stream()
     .filter(name -> name.startsWith("A"))
     .forEach(System.out::println)
     .map(String::toUpperCase); // 錯誤！流已經被關閉。

在 forEach 之後再呼叫其他方法會導致編譯錯誤：終端操作回傳的是 void，而不是新的串流。

2. peek 方法：只偷看，不介入

peek 是一個中間操作。它允許在處理流程的特定階段對每個元素執行動作，但不改變元素本身，也不會終結串流。

方法簽名：

Stream<T> peek(Consumer<? super T> action)

• peek 會回傳新的串流，對其中每個元素執行 action。
• 通常用於除錯、日誌或監控串流狀態。

範例：過濾之後的日誌

List<String> users = List.of("Anna", "Boris", "Alex", "Alina", "Dmitry");

List<Integer> nameLengths = users.stream()
    .filter(name -> name.startsWith("A"))
    .peek(name -> System.out.println("通過篩選: " + name))
    .map(String::length)
    .collect(Collectors.toList());

主控台輸出：

通過篩選: Anna
通過篩選: Alex
通過篩選: Alina

nameLengths 的內容：

[4, 4, 5]

哪些情境適合使用 peek？

• 用來除錯整條操作鏈：查看每個階段發生了什麼。
• 用於蒐集統計（例如計數）。
• 在中間階段記錄日誌。

重要：peek 不應用來修改串流元素。轉換請使用 map。peek 是「偷看」，不是「介入」。

3. forEach 與 peek：有何差異？

forEach

peek

範例：使用上的差異

// forEach 範例
users.stream()
    .filter(name -> name.startsWith("A"))
    .map(String::toUpperCase)
    .forEach(System.out::println); // 流在此終結

// peek 範例
users.stream()
    .filter(name -> name.startsWith("A"))
    .peek(name -> System.out.println("篩選通過: " + name))
    .map(String::toUpperCase)
    .collect(Collectors.toList()); // 可以繼續鏈式呼叫

務必記住

• forEach 是不歸點：之後就無法再對串流做任何事。
• peek 若後面沒有終端操作，則不保證會執行。只寫一串中間操作——什麼也不會發生。

4. 不那麼顯而易見的點：forEach 並非總是最佳選擇！

為何不該用 forEach 來修改集合？

許多新手會嘗試用 forEach 來修改集合的元素，甚至修改集合本身（例如刪除元素）。但這是個不佳的做法：串流並非為了修改原始集合而設計。

錯誤範例：

List<String> names = new ArrayList<>(List.of("Anna", "Boris", "Alex"));
names.stream().forEach(name -> {
    if (name.startsWith("A")) {
        names.remove(name); // 可能導致 ConcurrentModificationException！
    }
});

結果：執行階段錯誤——在遍歷串流時不可修改集合（ConcurrentModificationException）。

那麼 forEach 應該用在什麼地方？

• 輸出到螢幕（例如列印報表）。
• 寫入日誌。
• 呼叫外部服務（例如傳送電子郵件）。
• 蒐集統計（例如遞增計數器）。

5. 再談 peek：只用於除錯！

很多人會想用 peek 來修改元素，例如把使用者的年齡加一：

users.stream()
    .peek(user -> user.setAge(user.getAge() + 1)) // 不建議！
    .collect(Collectors.toList());

為什麼不好？

• 這違反了宣告式與 Stream API 的純粹性。
• 這樣的程式碼難以維護與測試。
• 中間操作中的副作用可能導致隱晦的錯誤。

更好的作法是用 map 進行資料轉換：

List<User> olderUsers = users.stream()
    .map(user -> new User(user.getName(), user.getAge() + 1))
    .collect(Collectors.toList());

示意：forEach 與 peek 的差別

users.stream()
    .filter(...)         // 中間操作
    .peek(...)           // 中間操作，「偷看」
    .map(...)            // 中間操作
    .forEach(...)        // 終端操作，「執行動作」

說明：
— 在 forEach 之前的一切都可以組合、重排、加入。
— 在 forEach 之後，串流已關閉。

6. 使用 forEach 與 peek 時的常見錯誤

錯誤 №1：使用 peek 來修改資料。peek 僅用於觀察，而不是修改串流元素。要做轉換請用 map。

錯誤 №2：以為 peek 一定會執行。peek 只有在其後存在終端操作（collect、forEach、count 等）時才會執行。沒有終端操作，什麼也不會發生。

錯誤 №3：嘗試在 forEach 之後繼續串流。forEach 是終端操作，之後不能再呼叫其他串流方法。

錯誤 №4：在 forEach 內修改集合。在透過 forEach 迭代時修改原始集合（刪除或新增元素）會直接導致 ConcurrentModificationException。

錯誤 №5：用 forEach 取代 collect 來蒐集結果。如果你想把元素蒐集到新的集合，請使用 collect(Collectors.toList())，而不是用 forEach 手動新增。這違反宣告式風格，且在多執行緒情境下可能導致錯誤。

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