Java 中集合过滤的多种方式

1. 概述

在本文中，我们将探讨在 Java 中过滤集合的多种方式 —— 也就是找出集合中所有满足特定条件的元素。

这是一项基础但高频的操作，几乎存在于每一个 Java 应用中。正因如此，围绕这一需求诞生了大量工具库和 API。

我们将重点介绍以下几种主流方式：

✅ Java 8 Streams 的 filter() 方法
✅ Java 9 新增的 filtering 收集器（collector）
✅ Eclipse Collections 提供的集合操作 API
✅ Apache Commons 的 CollectionUtils.filter()
✅ Guava 的 Collections2.filter()

这些方案各有特点，适用于不同场景。下面逐一展开。

2. 使用 Java Streams（Java 8+）

自从 Java 8 引入 Stream API 后，处理集合数据的方式发生了革命性变化。Stream 是目前最推荐的集合处理方式，无需引入第三方依赖，语法简洁且表达力强。

2.1 使用 Stream 进行集合过滤

为保持示例一致性，我们所有方法的目标都是：从一个 Integer 集合中筛选出所有偶数。

判断条件为 value % 2 == 0，我们将它封装为一个 Predicate。

public Collection<Integer> findEvenNumbers(Collection<Integer> baseCollection) {
    Predicate<Integer> streamsPredicate = item -> item % 2 == 0;

    return baseCollection.stream()
      .filter(streamsPredicate)
      .collect(Collectors.toList());
}

⚠️ 注意：

filter() 接收一个 Predicate<T>，返回满足条件的元素流。
最终必须通过 collect() 将流转换为具体集合（如 List）。
此操作不会修改原集合，而是生成一个新集合。

虽然不同库都有自己的 Predicate 实现，但它们本质都是函数式接口，支持 Lambda 表达式写法。

2.2 Java 9 中的 `filtering` 收集器：分组后过滤

在 Java 8 中，如果先 filter 再 groupingBy，会导致某些分组因无数据而缺失。
而如果我们希望先分组，再对每个分组内部进行过滤，就需要 Java 9 新增的 filtering collector。

举个例子：我们想先按数字位数分组，然后在每组中保留偶数。

public Map<Integer, List<Integer>> findEvenNumbersAfterGrouping(
  Collection<Integer> baseCollection) {
 
    Function<Integer, Integer> getQuantityOfDigits = item -> (int) Math.log10(item) + 1;
    
    return baseCollection.stream()
      .collect(groupingBy(
        getQuantityOfDigits,
        filtering(item -> item % 2 == 0, toList())));
}

✅ 对比说明：

方式	行为
`filter()` → `groupingBy()`	不满足条件的元素被提前丢弃，可能导致某些分组不存在
`groupingBy()` + `filtering()`	所有分组都会创建，但内部只保留符合条件的元素（可能为空列表）

选择哪种方式取决于业务需求：是否需要保留空分组结构。

3. 使用 Eclipse Collections

如果你的应用受限于 Java 版本（比如还在用 Java 7），或者追求更丰富的集合操作能力，Eclipse Collections 是一个非常强大的替代方案。

它不仅提供了丰富的不可变/可变集合类型，还拥有比 JDK 更直观的函数命名（如 select、reject）。

3.1 添加依赖

在 pom.xml 中引入：

<dependency>
    <groupId>org.eclipse.collections</groupId>
    <artifactId>eclipse-collections</artifactId>
    <version>9.2.0</version>
</dependency>

该依赖包含了核心接口和所有集合实现。

3.2 使用 Eclipse Collections 进行过滤

Eclipse Collections 中的 select() 方法相当于 filter()。

public Collection<Integer> findEvenNumbers(Collection<Integer> baseCollection) {
    Predicate<Integer> eclipsePredicate = item -> item % 2 == 0;

    Collection<Integer> filteredList = Lists.mutable
      .ofAll(baseCollection)
      .select(eclipsePredicate);

    return filteredList;
}

💡 小技巧：你也可以使用工具类 Iterate 的静态方法，适用于任意 Iterable：

Collection<Integer> filteredList = Iterate.select(baseCollection, eclipsePredicate);

这种方式更加灵活，不依赖具体集合类型。

4. 使用 Apache Commons CollectionUtils

Apache Commons 是老牌工具库，commons-collections4 提供了大量实用的集合工具方法。

其中 CollectionUtils.filter() 是一个简单粗暴的过滤手段。

4.1 添加依赖

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-collections4</artifactId>
    <version>4.2</version>
</dependency>

4.2 使用 CollectionUtils 进行过滤

public Collection<Integer> findEvenNumbers(Collection<Integer> baseCollection) {
    Predicate<Integer> apachePredicate = item -> item % 2 == 0;

    CollectionUtils.filter(baseCollection, apachePredicate);
    return baseCollection;
}

⚠️ 踩坑警告：

该方法会直接修改原始集合（in-place 操作）
因此传入的 baseCollection 必须是可变集合（如 ArrayList）
若传入不可变集合（如 Collections.unmodifiableList()），会抛出 UnsupportedOperationException

✅ 优点：省内存，适合对性能敏感且允许修改原集合的场景。
❌ 缺点：破坏性操作，容易引发意外副作用，使用时务必谨慎。

5. 使用 Guava 的 Collections2

Google Guava 是另一个广受欢迎的工具库，其 Collections2 类提供了安全、非破坏性的集合操作。

5.1 添加依赖

<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>31.0.1-jre</version>
</dependency>

5.2 使用 Collections2 进行过滤

public Collection<Integer> findEvenNumbers(Collection<Integer> baseCollection) {
    Predicate<Integer> guavaPredicate = item -> item % 2 == 0;
        
    return Collections2.filter(baseCollection, guavaPredicate);
}

✅ 关键特性：

返回的是一个视图（view），不会立即创建新集合
只有在遍历或调用其方法时才进行过滤判断
原集合可为不可变集合，操作安全
内存友好，适合大数据量场景

⚠️ 注意：由于是延迟计算，如果在过滤后修改了原集合，会影响过滤结果。这是视图机制的双刃剑。

6. 总结与选型建议

方案	是否修改原集合	是否支持延迟计算	适用场景
Java Streams	❌ 否	✅ 是	✅ 推荐首选，现代 Java 开发标准
Java 9 filtering collector	❌ 否	❌ 否	分组后需进一步过滤的场景
Eclipse Collections	❌ 否	❌ 否	需要丰富集合操作，或低版本 Java 环境
Apache CollectionUtils	✅ 是	❌ 否	允许修改原集合，追求极致性能
Guava Collections2	❌ 否	✅ 是	安全视图操作，大数据量低内存消耗

📌 最终建议：

新项目一律优先使用 Java Streams，简洁、安全、主流。
若需兼容 Java 7 及以下，可考虑 Eclipse Collections 或 Guava。
Apache 的 CollectionUtils.filter() 属于“危险操作”，除非明确需要 in-place 修改，否则慎用。

所有示例代码已上传至 GitHub：https://github.com/tech-tutorial-examples/core-java-collections-filter

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