透過 Stream 轉換集合

1. 將 List → Set 與反向轉換

先回顧一下為何需要轉換集合。在實際開發中常會需要：

• 從清單取得唯一元素（例如：電子郵件清單 → 唯一地址的集合）。
• 建立對映（Map），例如從姓名清單得到「姓名 → 姓名長度」的對映。
• 把元素串成一個字串（例如用於美觀輸出）。

過去要為此撰寫許多帶有迴圈、條件與暫存集合的程式碼。使用 Stream API 之後，一切變得更簡單，而且更優雅！

範例：從清單取得唯一姓名的集合

假設我們有一份姓名清單（也許有人在你的程式裡重複輸入了自己——很常見！）：

List<String> names = List.of("安娜", "謝爾蓋", "安娜", "瑪麗亞", "伊萬", "謝爾蓋");

我們的目標是取得每個姓名只出現一次的集合，也就是 Set。使用 Stream API 幾乎只要一行：

Set<String> uniqueNames = names.stream()
    .collect(Collectors.toSet());
System.out.println(uniqueNames);

輸出：

[瑪麗亞, 伊萬, 安娜, 謝爾蓋]

在 Set 中不保證順序——如果你的輸出順序不同，別意外。

那如果需要反過來: Set → List?

有時候需要把集合轉回清單（例如要排序或用索引存取）：

List<String> namesList = uniqueNames.stream()
    .collect(Collectors.toList());
System.out.println(namesList);

2. 轉換成 Map: Collectors.toMap()

範例：從姓名清單得到 Map「姓名 → 姓名長度」

有時不僅想當程式設計師，還想當「製圖師」——來建構對映吧！我們試試看：

List<String> names = List.of("安娜", "謝爾蓋", "瑪麗亞", "伊萬");

Map<String, Integer> nameToLength = names.stream()
    .collect(Collectors.toMap(
        name -> name,         // 鍵 — 名字本身
        name -> name.length() // 值 — 名字的長度
    ));

System.out.println(nameToLength);

輸出：

{瑪麗亞=5, 伊萬=4, 安娜=4, 謝爾蓋=6}

重點：鍵重複的情況

如果在原始清單中出現相同的姓名，當你嘗試收集成 Map 時，會拋出 IllegalStateException: Duplicate key。Java 不允許你對同一個鍵放入兩個值。

如何處理重複鍵？
可以指定鍵衝突時要怎麼做——例如保留第一個值或最後一個值：

List<String> names = List.of("安娜", "謝爾蓋", "安娜", "瑪麗亞", "伊萬", "謝爾蓋");

Map<String, Integer> nameToLength = names.stream()
    .collect(Collectors.toMap(
        name -> name,
        name -> name.length(),
        (oldValue, newValue) -> oldValue // 保留第一個值
    ));

System.out.println(nameToLength);

現在程式不會崩潰，並且在 Map 中只會保留每個姓名的第一次出現。

範例：值為物件的 Map

稍微複雜一點：我們有一份使用者清單，想建立 Map「姓名 → 使用者」：

class User {
    String name;
    int age;
    User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String toString() {
        return name + " (" + age + ")";
    }
}

// 使用者清單範例
List<User> users = List.of(
    new User("安娜", 25),
    new User("謝爾蓋", 30),
    new User("瑪麗亞", 22)
);

Map<String, User> nameToUser = users.stream()
    .collect(Collectors.toMap(
        user -> user.name,
        user -> user
    ));

System.out.println(nameToUser);

輸出：

{瑪麗亞=瑪麗亞 (22), 安娜=安娜 (25), 謝爾蓋=謝爾蓋 (30)}

3. 連接成字串: Collectors.joining()

有時想要的不只是收集成集合，而是產生一個漂亮的輸出字串。例如，將所有姓名用逗號連接：

List<String> names = List.of("安娜", "謝爾蓋", "瑪麗亞", "伊萬");

String result = names.stream()
    .collect(Collectors.joining(", "));

System.out.println(result);

輸出：

安娜, 謝爾蓋, 瑪麗亞, 伊萬

也可以加上前綴與後綴

String result = names.stream()
    .collect(Collectors.joining(", ", "清單: [", "]"));

System.out.println(result);

輸出：

清單: [安娜, 謝爾蓋, 瑪麗亞, 伊萬]

4. 終端操作: forEach, collect, count, anyMatch, allMatch, noneMatch

方法 forEach

我們對 forEach 已相當熟悉：這個操作會對串流中的每個元素執行動作。

names.stream().forEach(name -> System.out.println("你好，" + name + "！"));

方法 collect

用於將元素收集為集合、字串或其他結構。最常見的操作是藉由 Collectors.toList() 與 Collectors.toSet() 收集為 List 或 Set。

方法 count

計算串流中的元素數量。

long count = names.stream()
    .filter(name -> name.length() > 4)
    .count();
System.out.println("長度大於 4 的姓名數量: " + count);

方法 anyMatch, allMatch, noneMatch

用來檢查條件是否至少對一個元素成立（anyMatch）、對所有元素成立（allMatch），或對任一元素皆不成立（noneMatch）。

boolean hasShortName = names.stream()
    .anyMatch(name -> name.length() < 4);
System.out.println("有沒有短姓名？ " + hasShortName);

boolean allLong = names.stream()
    .allMatch(name -> name.length() > 3);
System.out.println("所有姓名長度都大於 3 嗎？ " + allLong);

boolean noneIvan = names.stream()
    .noneMatch(name -> name.equals("伊萬"));
System.out.println("沒有伊萬嗎？ " + noneIvan);

輸出：

有沒有短姓名？ false
所有姓名長度都大於 3 嗎？ true
沒有伊萬嗎？ false

5. 終端與中間操作：複習一下概念

中間操作（filter、map、distinct、sorted、limit、skip、peek）——會回傳新的 Stream，可串接為管線。

終端操作（forEach、collect、count、anyMatch、allMatch、noneMatch、reduce、findFirst、findAny）——會終結串流，之後就不會再有結果！

範例管線：

List<String> result = users.stream()
    .filter(user -> user.age > 20)
    .map(user -> user.name.toUpperCase())
    .distinct()
    .sorted()
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(result);

輸出：

[安娜, 伊萬, 瑪麗亞, 謝爾蓋]

6. 透過 Stream 轉換集合時的常見錯誤

錯誤 №1：在 toMap 中未處理重複鍵
如果在原始集合中出現重複的鍵，而你使用 Collectors.toMap() 時沒有明確指定處理方式，程式將拋出例外。遇到這種情況請務必提供合併函式：

// 保留最後一個值
.toMap(keyMapper, valueMapper, (oldVal, newVal) -> newVal)

錯誤 №2：以 forEach 代替 collect
有時新手會嘗試用 forEach 來「收集」集合，例如：

List<String> list = new ArrayList<>();
names.stream().forEach(name -> list.add(name)); // 能運作，但不是 Stream 的作法！

更好的做法是使用 collect(Collectors.toList())——較安全且更乾淨。

錯誤 №3：嘗試重複使用同一個串流
串流只能使用一次。執行過終端操作（例如 collect、forEach）之後，若嘗試繼續使用同一個 Stream，將會導致 IllegalStateException。

錯誤 №4：違反「無副作用」原則
中間操作應該是「純」的（不應修改外部變數）。不要在 map 或 filter 中更動串流之外的狀態。

錯誤 №5：忽略 Set 與 Map 的順序特性
若元素順序很重要，請使用對應的集合——例如 LinkedHashSet、TreeMap——並指定合適的收集器。