Java Stream API：利用 contains 方法高效过滤列表元素

本文将介绍如何在java中使用stream api，根据另一个列表的元素来高效过滤一个列表。我们将纠正常见的 `string.matches()` 误用，并演示如何通过 `list.contains()` 方法简洁地实现元素存在性检查。此外，还将探讨当参照列表较大时，如何通过转换为 `hashset` 来优化过滤性能，从而提供清晰、高效的列表过滤解决方案。

理解列表过滤需求

在Java编程中，我们经常会遇到这样的场景：需要从一个包含大量元素的列表中，筛选出那些也存在于另一个参照列表中的元素。例如，给定一个主列表 testEle（可能包含数百甚至数千个元素），以及一个较小的参照列表 finalList，我们的目标是创建一个新列表，其中只包含 testEle 中那些同时也在 finalList 中的元素。这是一个典型的集合交集操作，但在Stream API的语境下，通常通过 filter 操作实现。

常见误区：String.matches() 的局限性

在尝试解决这类问题时，开发者有时会误用 String.matches() 方法。例如，一个常见的错误尝试可能如下：

testEle.stream().filter(x -> x.matches(// 尝试在这里匹配 finalList 中的任何一个元素))

这里的核心问题在于对 String.matches() 方法的理解。String.matches() 是一个字符串方法，它用于测试一个字符串是否与给定的正则表达式完全匹配。它的设计目的是进行模式匹配，而不是检查一个字符串是否包含在另一个字符串集合中。如果 finalList 包含的是普通字符串，直接将它们作为正则表达式传递给 matches() 可能会导致意外行为（例如，如果字符串包含特殊正则表达式字符）或根本无法实现预期的“包含”逻辑。对于简单的元素存在性检查，matches() 并非合适的工具。

正确且简洁的解决方案：使用 List.contains()

解决上述问题的正确且最直接的方法是利用 List 接口提供的 contains() 方法。contains() 方法用于判断列表中是否包含指定的元素，其返回值为布尔类型，非常适合与Stream API的 filter 操作结合使用。

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当与Stream API结合时，我们可以遍历 testEle 中的每个元素 x，然后检查 finalList 是否包含 x。如果 finalList.contains(x) 返回 true，则该元素 x 将被保留在过滤后的结果中。

以下是使用 List.contains() 实现过滤的示例代码：

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

public class ListFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> testEle = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "grape", "kiwi", "melon");
        List<String> finalList = Arrays.asList("banana", "grape", "strawberry");

        // 使用 List.contains() 进行过滤
        List<String> filteredList = testEle.stream()
                                            .filter(x -> finalList.contains(x))
                                            .collect(Collectors.toList());

        System.out.println("原始列表 testEle: " + testEle);
        System.out.println("参照列表 finalList: " + finalList);
        System.out.println("过滤后的列表: " + filteredList); // 输出: [banana, grape]
    }
}

这段代码清晰地表达了意图：从 testEle 中筛选出那些在 finalList 中存在的元素。

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性能考量与优化：使用 HashSet

虽然 List.contains() 方法在代码上非常简洁，但在某些特定场景下，其性能可能成为瓶颈。List.contains() 方法的时间复杂度对于 ArrayList 和 LinkedList 通常是 O(n)，这意味着每次调用 contains() 都可能需要遍历 finalList 中的所有元素。如果 testEle 和 finalList 都非常大（例如，包含数万甚至数十万个元素），那么 O(n*m) 的总时间复杂度可能会导致性能下降。

为了优化这种情况，我们可以将参照列表 finalList 转换为一个 HashSet。HashSet 内部使用哈希表实现，其 contains() 方法的平均时间复杂度为 O(1)。这意味着查找操作的效率大大提高，尤其适用于频繁查找的场景。

以下是使用 HashSet 优化过滤操作的示例代码：

import java.util.Arrays;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Collectors;

public class ListFilterOptimizedExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> testEle = Arrays.asList("apple", "banana", "orange", "grape", "kiwi", "melon", "pineapple", "mango", "peach", "plum");
        List<String> finalListRaw = Arrays.asList("banana", "grape", "strawberry", "pineapple", "kiwi");

        // 将参照列表转换为 HashSet 以优化查找性能
        Set<String> finalSet = new HashSet<>(finalListRaw);

        // 使用 Set.contains() 进行过滤
        List<String> filteredList = testEle.stream()
                                            .filter(finalSet::contains) // 使用方法引用更简洁
                                            .collect(Collectors.toList());

        System.out.println("原始列表 testEle: " + testEle);
        System.out.println("参照列表 finalList (作为Set): " + finalSet);
        System.out.println("过滤后的列表: " + filteredList); // 输出: [banana, grape, kiwi, pineapple]
    }
}

在这个优化版本中，我们将 finalListRaw 转换为 finalSet，这个转换操作的时间复杂度为 O(m)（m 是 finalListRaw 的大小）。之后，testEle.stream().filter(finalSet::contains) 的过滤操作，其总时间复杂度将变为 O(n)（n 是 testEle 的大小），因为每次 contains 查找都是平均 O(1)。这对于大型列表来说，性能提升是显著的。

总结

在Java中，当需要从一个列表中筛选出那些存在于另一个参照列表中的元素时，最直接和推荐的方法是结合Stream API的 filter 操作和 List.contains() 方法。这种方式代码简洁、易于理解。

对于参照列表规模较大且过滤操作频繁的场景，为了获得更好的性能，建议将参照列表转换为 HashSet。通过利用 HashSet 平均 O(1) 的查找效率，可以显著优化整体的过滤性能。选择哪种方法取决于具体的应用场景和数据规模。始终优先考虑代码的清晰性和可读性，并在性能成为问题时再考虑优化。

以上就是Java Stream API：利用 contains 方法高效过滤列表元素的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！