第 7 周：Lambda、方法引用与 Stream

本周目标

本周学会 JDK 8 之后的现代 Java 写法。完成后，应能够：

• 使用函数式接口和 Lambda 表达式替代匿名内部类
• 使用方法引用简化 Lambda
• 使用 Stream 完成过滤、映射、排序、去重和截取
• 使用 collect() 把流结果收集为 List、Set、Map 和字符串
• 使用分组、分区和聚合完成统计报表
• 使用不可变集合避免意外修改

学习资料与范围

• 主课程：Java 零基础视频教程（下部）
• 视频范围：下部“函数式 & JDK8+”章节

需要掌握的知识点

函数式编程基础

• 函数式接口的概念和 @FunctionalInterface
• Consumer、Supplier、Function、Predicate 的用途和泛型含义
• Lambda 的语法、参数和返回值推断规则
• 匿名内部类与 Lambda 的写法对比
• 方法引用的四种形式：静态方法、实例方法、对象方法、构造器引用
• 变量捕获限制：Lambda 中使用的外部局部变量必须是 final 或事实 final

Stream 基础

• Stream 与集合的区别：集合存数据，流处理数据
• 三步结构：创建流、中间操作、终结操作
• 创建流的方式：集合 stream()、数组 Arrays.stream()、Stream.of()
• 中间操作：filter、map、distinct、sorted、limit、skip、flatMap
• 终结操作：forEach、count、collect、reduce、max、min
• 惰性求值：中间操作不执行，终结操作才触发
• 流只能消费一次，重复使用会抛异常

收集与统计

• collect(Collectors.toList())、toSet()、toMap()
• toMap() 的键冲突问题和解决方式
• groupingBy() 分组、partitioningBy() 分区
• counting()、summingDouble()、averagingDouble() 等下游收集器
• joining() 拼接字符串并处理分隔符、前缀和后缀
• sorted() 结合 Comparator 实现内存排序
• 数值流 mapToInt()、mapToDouble() 与 sum()、average()、summaryStatistics()

不可变集合与使用原则

• List.of()、Set.of()、Map.of() 和 List.copyOf() 的特点
• 不可变集合的修改报错和适用场景（常量、返回值保护）
• Stream 代码的可读性边界：逻辑复杂时保留传统循环
• 调试 Stream 链路的方法：拆分中间变量、先看中间结果

必做练习

1. 匿名内部类改造：把 Comparator 与 Runnable 的匿名内部类改写为 Lambda。
2. 方法引用：把筛选、打印和构造学生对象的 Lambda 改写为方法引用，并说明选择理由。
3. 筛选与映射：从学生列表中筛选出及格学生，映射为“姓名：总分”的字符串列表。
4. 去重与排序：对班级名称去重并按名称排序输出。
5. 对照练习：分别用循环和 Stream 实现同一统计需求，写出两种版本的代码并对比可读性。
6. 收集为 Map：把学生列表收集为学号到学生的 Map，处理重复学号冲突。
7. 分组统计：使用 groupingBy() 统计每班人数和平均分。
8. 聚合统计：使用 summaryStatistics() 输出成绩的个数、总和、平均值、最大值和最小值。
9. 排名报表：按总分降序取前三名，使用 joining() 拼成多行文本并写入报表文件。
10. 不可变集合：使用不可变集合保存班级名称常量，并记录一次修改失败的过程。
11. 边界处理：统计空集合和全为不及格成绩时不出现除零或空指针异常。

本周综合任务：用 Stream 重写统计报表模块

把项目中的查询和统计方法改写为 Stream 写法，输出一份控制台报表。

要求：

• 使用 Stream 替换遍历加条件判断的统计代码
• 报表内容至少包含：班级人数、班级平均分、及格率、总分前三名、各科平均分
• 使用 groupingBy() 加下游收集器完成分组统计，不使用多层嵌套循环
• 使用 Comparator 和 sorted() 完成排名，复用第 6 周提取的比较器
• 使用 joining() 生成对齐的文本报表，并保存为文件
• 至少保留一处传统循环写法，并在注释中说明保留原因
• 为每个统计方法补充单元测试，覆盖正常数据和空数据两种情况

本周产出

• Lambda 与方法引用练习代码
• Stream 常用操作练习代码
• 统计报表模块及生成的报表文件
• 循环版与 Stream 版对照代码
• 一份 Stream 常用方法速查笔记

完成检查

• 能够使用函数式接口和 Lambda 替代匿名内部类
• 能够识别并使用四种方法引用形式
• 能够写出创建、中间操作、终结操作完整的流处理链
• 能够把流结果收集为 List、Set、Map 和字符串
• 能够使用分组、分区和聚合完成统计
• 能够使用不可变集合保护数据
• 能够判断何时不适合使用 Stream
• 已完成统计报表模块的 Stream 改写并通过测试