297. Java Stream API - Java Stream API 中的 reduce() 方法详解

在 Java Stream 中，reduce() 是一个非常核心的终端操作，它可以将流中的所有元素通过一个二元操作折叠成一个最终结果。Stream API 提供了 三个重载版本，今天我们将一一解析：

🎯 第一种：reduce(identity, accumulator)

这是最常用也最安全的一种形式，它接受两个参数：

T reduce(T identity, BinaryOperator<T> accumulator)

✅ 特点：

• 提供了单位元（identity element），即当流为空时返回的默认值。
• 不会返回 Optional，因为总能返回 identity。
• 可用于并行流，并行友好。

📌 示例讲解：

List<Integer> ints = List.of(3, 6, 2, 1);
int sum = ints.stream().reduce(0, Integer::sum);
System.out.println("sum = " + sum); // 输出：12

这个过程等价于：

int result = 0;
for (int i : ints) {
    result = result + i;
}

即使 ints 是个空集合，reduce() 也会返回 0，不会抛异常！

⚠️ 注意：你提供的 identity 必须真的是该操作的单位元！

如果你写错了，Stream API 不会提示你错误，但结果会悄悄错掉！

错误示例：

Stream<Integer> ints = Stream.of(0, 0, 0, 0);
int sum = ints.reduce(10, Integer::sum); // ❌ 错误的 identity
System.out.println("sum = " + sum); // 输出 10，不是 0！

正确示例：

Stream<Integer> ints = Stream.of(0, 0, 0, 0);
int sum = ints.reduce(0, Integer::sum);
System.out.println("sum = " + sum); // ✅ 输出：0

✅ 提醒学员：identity 是你负责提供的，必须和操作一致！

🧩 第二种：reduce(accumulator) → 返回 Optional<T>

Optional<T> reduce(BinaryOperator<T> accumulator)

✅ 特点：

• 没有 identity，所以返回结果可能为空（比如遇到空流）。
• 使用 Optional 包装结果。

📌 示例：取最大值

Stream<Integer> ints = Stream.of(2, 8, 1, 5, 3);
Optional<Integer> optionalMax = ints.reduce((i1, i2) -> i1 > i2 ? i1 : i2);

System.out.println("result = " + optionalMax.orElseThrow());

🟢 输出：

result = 8

🚨 如果流为空怎么办？

Stream<Integer> empty = Stream.empty();
Optional<Integer> optional = empty.reduce(Integer::min);

System.out.println(optional.orElse(-1)); // 安全返回默认值 -1

✅ 推荐用法：

从 Java 10 起，推荐使用 orElseThrow() 替代 get()：

optional.orElseThrow(); // 安全，可读性好

不推荐：

optional.get(); // 会抛出 NoSuchElementException

🔁 第三种：reduce(identity, accumulator, combiner) → 并行流专用

<U> U reduce(U identity,
             BiFunction<U, ? super T, U> accumulator,
             BinaryOperator<U> combiner);

✅ 特点：

• 支持映射 + 累加一步完成。
• identity 是 combiner 的单位元。
• 可以把元素转换为另一种类型（泛型 U）。

🧠 背景理解：

适合并行流时，流被切分成多个片段，每个片段部分归约后，需要用 combiner 合并成总结果。

📌 示例：统计字符串长度总和

Stream<String> strings = Stream.of("one", "two", "three", "four");

int result = strings.reduce(
    0, // identity 是 0
    (partialSum, str) -> partialSum + str.length(), // accumulator
    Integer::sum // combiner
);

System.out.println("sum = " + result); // 输出：15

💡 提取 mapper 表达更清晰：

Function<String, Integer> mapper = String::length;
BiFunction<Integer, String, Integer> accumulator =
    (partialSum, str) -> partialSum + mapper.apply(str);

这样表达更清楚：映射 + 累加 分别负责什么角色。

🧠 三种 reduce() 方法对比表：

📚 结语：什么时候用哪种？