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Java中對List去重, Stream去重

Java中對List去重, Stream去重

問題

當下網際網路技術成熟,越來越多的趨向去中心化、分布式、流計算,使得很多以前在資料庫側做的事情放到了Java端。今天有人問道,如果資料庫字段沒有索引,那麼應該如何根據該字段去重?大家都一緻認為用Java來做,但怎麼做呢?

解答

忽然想起以前寫過list去重的文章,找出來一看。做法就是将list中對象的hashcode和equals方法重寫,然後丢到HashSet裡,然後取出來。這是最初剛學Java的時候像被字典一樣背寫出來的答案。就比如面試,面過号稱做了3年Java的人,問Set和HashMap的差別可以背出來,問如何實作就不知道了。也就是說,初學者隻背特性。但真正在項目中使用的時候你需要確定一下是不是真的這樣。因為背書沒用,隻能相信結果。你需要知道HashSet如何幫我做到去重了。換個思路,不用HashSet可以去重嗎?最簡單,最直接的辦法不就是每次都拿着和曆史資料比較,都不相同則插入隊尾。而HashSet隻是加速了這個過程而已。

首先,給出我們要排序的對象User

@Data
@Builder
@AllArgsConstructor
public class User {

  private Integer id;
  private String name;
}


List<User> users = Lists.newArrayList(
        new User(1, "a"),
        new User(1, "b"),
        new User(2, "b"),
        new User(1, "a"));           

目标是取出id不重複的user,為了防止扯皮,給個規則,隻要任意取出id唯一的資料即可,不用拘泥id相同時算哪個。

用最直覺的辦法

這個辦法就是用一個空list存放周遊後的資料。

@Test
public void dis1() {
    List<User> result = new LinkedList<>();
    for (User user : users) {
      boolean b = result.stream().anyMatch(u -> u.getId().equals(user.getId()));
      if (!b) {
        result.add(user);
      }
    }

    System.out.println(result);
}           

用HashSet

背過特性的都知道HashSet可以去重,那麼是如何去重的呢? 再深入一點的背過根據hashcode和equals方法。那麼如何根據這兩個做到的呢?沒有看過源碼的人是無法繼續的,面試也就到此結束了。

事實上,HashSet是由HashMap來實作的(沒有看過源碼的時候曾經一直直覺的以為HashMap的key是HashSet來實作的,恰恰相反)。這裡不展開叙述,隻要看HashSet的構造方法和add方法就能了解了。

public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}

/**
* 顯然,存在則傳回false,不存在的傳回true
*/
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}           

那麼,由此也可以看出HashSet的去重複就是根據HashMap實作的,而HashMap的實作又完全依賴于hashcode和equals方法。這下就徹底打通了,想用HashSet就必須看好自己的這兩個方法。

在本題目中,要根據id去重,那麼,我們的比較依據就是id了。修改如下:

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) {
      return true;
    }
    if (o == null || getClass() != o.getClass()) {
      return false;
    }
    User user = (User) o;
    return Objects.equals(id, user.id);
}

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(id);
}


//hashcode
result = 31 * result + (element == null ? 0 : element.hashCode());           

其中, Objects調用Arrays的hashcode,内容如上述所示。乘以31等于x<<5-x。

最終實作如下:

@Test
public void dis2() {
    Set<User> result = new HashSet<>(users);
    System.out.println(result);
}           

使用Java的Stream去重

回到最初的問題,之是以提這個問題是因為想要将資料庫側去重拿到Java端,那麼資料量可能比較大,比如10w條。對于大資料,采用Stream相關函數是最簡單的了。正好Stream也提供了distinct函數。那麼應該怎麼用呢?

users.parallelStream().distinct().forEach(System.out::println);           

沒看到用lambda當作參數,也就是沒有提供自定義條件。幸好Javadoc标注了去重标準:

Returns a stream consisting of the distinct elements
(according to {@link Object#equals(Object)}) of this stream.           

我們知道,也必須背過這樣一個準則:equals傳回true的時候,hashcode的傳回值必須相同. 這個在背的時候略微有些邏輯混亂,但隻要了解了HashMap的實作方式就不會覺得拗口了。HashMap先根據hashcode方法定位,再比較equals方法。

是以,要使用distinct來實作去重,必須重寫hashcode和equals方法,除非你使用預設的。

那麼,究竟為啥要這麼做?點進去看一眼實作。

<P_IN> Node<T> reduce(PipelineHelper<T> helper, Spliterator<P_IN> spliterator) {
    // If the stream is SORTED then it should also be ORDERED so the following will also
    // preserve the sort order
    TerminalOp<T, LinkedHashSet<T>> reduceOp
            = ReduceOps.<T, LinkedHashSet<T>>makeRef(LinkedHashSet::new, LinkedHashSet::add,
                                                     LinkedHashSet::addAll);
    return Nodes.node(reduceOp.evaluateParallel(helper, spliterator));
}           

内部是用reduce實作的啊,想到reduce,瞬間想到一種自己實作distinctBykey的方法。我隻要用reduce,計算部分就是把Stream的元素拿出來和我自己内置的一個HashMap比較,有則跳過,沒有則放進去。其實,思路還是最開始的那個最直白的方法。

@Test
public void dis3() {
    users.parallelStream().filter(distinctByKey(User::getId))
        .forEach(System.out::println);
}


public static <T> Predicate<T> distinctByKey(Function<? super T, ?> keyExtractor) {
    Set<Object> seen = ConcurrentHashMap.newKeySet();
    return t -> seen.add(keyExtractor.apply(t));
}           

當然,如果是并行stream,則取出來的不一定是第一個,而是随機的。

上述方法是至今發現最好的,無侵入性的。但如果非要用distinct。隻能像HashSet那個方法一樣重寫hashcode和equals。

小結

會不會用這些東西,你隻能去自己練習過,不然到了真正要用的時候很難一下子就拿出來,不然就冒險用。而若真的想大膽使用,了解規則和實作原理也是必須的。比如,LinkedHashSet和HashSet的實作有何不同。

附上賊簡單的LinkedHashSet源碼:

public class LinkedHashSet<E>
    extends HashSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

    private static final long serialVersionUID = -2851667679971038690L;

    public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        super(initialCapacity, loadFactor, true);
    }

    public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
        super(initialCapacity, .75f, true);
    }

    public LinkedHashSet() {
        super(16, .75f, true);
    }

    public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {
        super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);
        addAll(c);
    }

    @Override
    public Spliterator<E> spliterator() {
        return Spliterators.spliterator(this, Spliterator.DISTINCT | Spliterator.ORDERED);
    }
}
           

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Ryan Miao