272. Java Stream API - 使用数字专用流，避免装箱开销

我们知道，Java 中的 Stream<T> 处理的是对象，但如果你处理的是大量的数字（int、long、double），就需要注意“装箱与拆箱（boxing/unboxing）”的问题。

🚫 问题：普通 Stream 会引发装箱性能问题

Stream<Integer> numbers = List.of(1, 2, 3, 4).stream(); // 每个 int 都是 Integer 对象
int sum = numbers.reduce(0, Integer::sum);             // 多次装箱与拆箱，性能不佳

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✅ 解决方案：使用数字专用流

Java 提供了三个专用数字流接口来避免装箱开销：

• IntStream：处理 int 值流
• LongStream：处理 long 值流
• DoubleStream：处理 double 值流

它们使用的是原始类型（primitive types），不会自动装箱，性能更高。

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📊 IntStream 示例：终端操作更丰富

import java.util.stream.IntStream;

public class StatExample {
    public static void main(String[] args) {
        IntStream stream = IntStream.of(10, 20, 30, 40, 50);

        int sum = stream.sum(); // 🚀 无装箱，高效计算
        System.out.println("Sum: " + sum); // 输出：Sum: 150
    }
}

数字流接口提供了一些 Stream<T> 没有的终端操作：

方法名	描述
sum()	计算总和
min(), max()	查找最小值和最大值
average()	计算平均值（返回 OptionalDouble）
summaryStatistics()	返回一个统计对象：总数、最小、最大、平均、总和

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🧮 summaryStatistics() 示例

IntSummaryStatistics stats = IntStream.of(10, 20, 30, 40)
    .summaryStatistics();

System.out.println("Count: " + stats.getCount());
System.out.println("Sum: " + stats.getSum());
System.out.println("Average: " + stats.getAverage());
System.out.println("Min: " + stats.getMin());
System.out.println("Max: " + stats.getMax());

输出：

Count: 4
Sum: 100
Average: 25.0
Min: 10
Max: 40

🎯 只需遍历一次数据流，五个指标一次到位！

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✅ 最佳实践：使用 Stream 的注意事项

使用 Stream 时，以下行为要避免或注意，以确保安全性、可读性和性能。

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⚠️ 一、不要复用 Stream 对象

错误示例：

Stream<String> stream = List.of("A", "B", "C").stream();

var upper = stream.map(String::toUpperCase);
var list = stream.toList(); // ❌ 第二次使用同一个 stream，会抛异常！

正确示例：

List<String> data = List.of("A", "B", "C");

var upper = data.stream().map(String::toUpperCase).toList();
var lower = data.stream().map(String::toLowerCase).toList(); // ✅ 每次新建 stream

📌 流只能使用一次，操作完就“关闭”了。

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⚠️ 二、不要把 Stream 存成字段或变量长期保留

为什么？
Stream 是连接到数据源的“流水线”，并不存储数据。如果保存到字段中，容易：

• 被重复使用引发错误
• 引入副作用
• 增加代码难以追踪的数据流动问题

✅ 最佳实践：流应就地创建、就地消费！

// ✅ 好做法
List<Integer> result = List.of(1, 2, 3).stream()
    .map(i -> i * 2)
    .filter(i -> i > 3)
    .toList();

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⚠️ 三、避免对流外部变量产生副作用

int[] total = {0};

List.of(1, 2, 3).stream().forEach(i -> total[0] += i); // ❌ 修改外部变量，副作用！

System.out.println(total[0]);

这段代码虽然能运行，但它：

• 破坏了函数式编程的纯粹性
• 在并行流中（parallel stream）可能导致竞态条件（race condition）

✅ 推荐写法：

int sum = List.of(1, 2, 3).stream()
    .mapToInt(Integer::intValue)
    .sum(); // ✅ 无副作用

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✅ 总结小贴士

规则	原因
✔ 使用 IntStream、LongStream、DoubleStream	避免装箱，提高数字处理性能
✔ 每次新建 stream，不要重复使用同一个	Stream 一次性消费，不能重复使用
✔ 不要把 stream 存成字段或变量长期保留	增加代码复杂性，并可能导致使用错误
✔ 避免修改外部变量（无副作用）	保持函数式风格，保证线程安全
✔ 中间操作返回新 stream，不会立刻执行	执行在终端操作触发时才发生