如何使用Java 8 Stream收集Map中相同最大值的所有键

在java开发中，我们经常需要处理各种数据结构。一个常见的需求是从map中找出具有最大值的所有键。与仅仅找出第一个最大值对应的键不同，此场景要求我们收集所有可能拥有相同最大值的键，并将它们组织成一个列表。例如，对于{"first": 50, "second": 10, "third": 50}这样的map，期望的输出是["first", "third"]。

场景示例

假设我们有以下Map数据：

final Map map = new HashMap<>();
map.put("first", 50);
map.put("second", 10);
map.put("third", 50);
map.put("fourth", 20);

我们的目标是得到一个包含"first"和"third"的列表，因为它们都对应着最大值50。

方法一：使用Java 8 Stream API (groupingBy结合max)

Java 8引入的Stream API为处理集合数据提供了强大的函数式编程能力。我们可以利用Collectors.groupingBy将Map的条目按值进行分组，然后再从分组后的结果中找出最大值对应的键列表。

实现步骤

1. 按值分组: 使用groupingBy(Map.Entry::getValue, mapping(Map.Entry::getKey, toList()))将Map.Entry流转换为Map>。这意味着每个值（Integer）都会映射到一个包含所有对应键（List）的列表。
2. 查找最大值组: 从上一步生成的Map>中，通过max(Map.Entry.comparingByKey())找出键（即原始Map中的值）最大的那个条目。
3. 提取键列表: 从找到的最大条目中提取其值，即我们想要的键列表。

示例代码

import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.HashMap;
import java.util.stream.Collectors;

import static java.util.stream.Collectors.*;

public class MaxKeysCollector {

    public static void main(String[] args) {
        final Map map = new HashMap<>();
        map.put("first", 50);
        map.put("second", 10);
        map.put("third", 50);
        map.put("fourth", 20);

        List maxKeys = map.entrySet()
                .stream()
                // 1. 按值分组：将Map.Entry流转换为 Map>
                //    键是原始Map的值，值是所有对应这些值的键的列表。
                .collect(groupingBy(Map.Entry::getValue, mapping(Map.Entry::getKey, toList())))
                .entrySet()
                .stream()
                // 2. 查找最大值组：从分组后的Map中，找出键（即原始Map中的最大值）最大的条目。
                .max(Map.Entry.>comparingByKey())
                // 3. 如果Map为空或没有最大值，抛出异常；否则获取其值（即键列表）。
                .orElseThrow(() -> new IllegalStateException("Map is empty or no maximum value found."))
                .getValue();

        System.out.println("使用Stream API收集的最大值键列表: " + maxKeys); // 输出: [first, third] (顺序可能不同)
    }
}

注意事项

• 此方法使用了两次Stream操作。第一次用于分组，第二次用于查找最大值。虽然第二次Stream操作是在一个可能较小的Map上进行的，但整体上会创建中间集合。
• orElseThrow()用于处理Map为空的情况。在实际应用中，可能需要更优雅的错误处理，例如返回一个空列表或Optional>。
• 输出列表的顺序可能不确定，因为HashMap和groupingBy通常不保证元素的插入顺序。

方法二：传统循环遍历（单次迭代优化性能）

对于追求极致性能或处理超大型数据集的场景，传统的循环遍历方法通常更为高效，因为它避免了中间集合的创建和多次Stream迭代的开销。

TapNow

新一代AI视觉创作引擎

下载

立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；

实现步骤

1. 初始化: 创建一个空的List来存储最大值对应的键，并初始化一个maxValue变量为Integer.MIN_VALUE来跟踪当前找到的最大值。
2. 单次遍历: 遍历Map的每个条目。
3. 比较与更新:
   • 如果当前条目的值小于maxValue，则跳过，因为这不是一个更大的值。
   • 如果当前条目的值大于maxValue，这意味着我们找到了一个新的最大值。此时，需要清空之前收集的maxKeys列表，因为它们对应的是旧的最大值。
   • 更新maxValue为当前条目的值。
   • 将当前条目的键添加到maxKeys列表中。

示例代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.HashMap;

public class MaxKeysCollectorOptimized {

    public static void main(String[] args) {
        final Map map = new HashMap<>();
        map.put("first", 50);
        map.put("second", 10);
        map.put("third", 50);
        map.put("fourth", 20);

        List maxKeys = new ArrayList<>();
        int maxValue = Integer.MIN_VALUE; // 初始化为Integer的最小值

        for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
            int currentValue = entry.getValue();
            String currentKey = entry.getKey();

            if (currentValue < maxValue) {
                // 如果当前值小于已知的最大值，则跳过
                continue;
            }

            if (currentValue > maxValue) {
                // 如果当前值大于已知的最大值，说明找到了新的最大值
                // 清空之前收集的键，因为它们对应的是旧的最大值
                maxKeys.clear();
            }

            // 更新最大值
            maxValue = currentValue;
            // 将当前键添加到列表中
            maxKeys.add(currentKey);
        }

        System.out.println("使用传统循环收集的最大值键列表: " + maxKeys); // 输出: [first, third] (顺序可能不同)
    }
}

性能考量

• 此方法仅对Map进行一次迭代，避免了中间集合的创建，因此在大多数情况下具有更好的性能，尤其对于大型Map。
• 代码逻辑直观，易于理解和调试。

总结

本文介绍了两种在Java 8及更高版本中从Map中收集所有最大值对应键的方法：

1. Stream API结合groupingBy: 这种方法利用函数式编程的优势，代码简洁且富有表达力，适合对可读性和声明式编程风格有较高要求的场景。但它可能涉及额外的中间集合和多次迭代，对性能有一定影响。
2. 传统循环遍历: 这种方法通过单次迭代直接处理数据，性能表现通常更优，特别适用于处理大量数据或对性能敏感的应用。

在选择哪种方法时，应根据具体项目的需求进行权衡。对于大多数日常应用，Stream API的简洁性可能更受欢迎；而对于性能瓶颈分析后的优化，传统循环遍历则可能是更明智的选择。两种方法都能准确地解决“收集Map中相同最大值的所有键”的问题。