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Java Stream 高级应用：优雅地扁平化（FlatMap）递归树形结构数据

news 2025/10/21 7:48:33

💡 Java Stream 高级应用：优雅地扁平化（FlatMap）递归树形结构数据

在 Java 开发中，处理具有层级关系的 树形结构数据是常见的需求，例如组织架构、文件目录或多级菜单。如何将这种带有 children 列表的递归结构完全扁平化（Flatten），并用现代化的 Java Stream API 进行处理，是一个高效且优雅的解决方案。

本文将通过一个清晰的 “部门（Department）” 示例，演示如何利用 flatMap
和匿名递归函数，在纯 Java Stream 中实现复杂的树形结构扁平化。

🏢 示例结构：部门（Department）类

首先，定义我们的树形结构类 Department：

import java.util.List;public class Department {private final long id;private final String name;/** 子部门列表 */private List<Department> children;// 构造器和Getter...public long getId() { return id; }public List<Department> getChildren() { return children; }// ...
}

我们的目标是：

给定一个顶级部门列表 List<Department>，最终获取
所有部门（包括所有子孙） 的 ID 列表 List<Long>。

🧠 核心技巧：Stream 内部的递归 FlatMap

在 Stream 中，flatMap 用于将 Stream 中的元素转换为新的 Stream
并连接起来。要实现递归扁平化，关键在于：

利用 匿名内部类 (new Function<...>()) 来实现 java.util.function.Function 接口；
在 apply 方法内部，通过 this::apply 实现对自身的递归调用；
使用 Stream.concat() 将当前节点和所有子孙节点的 Stream 拼接起来。

我们将展示两种基于此核心技巧的实现方式。

✅ 写法一：使用局部 Function 变量（推荐）

这种方式将递归逻辑提取到一个局部变量中，使主 Stream 流程保持简洁清晰。

import java.util.List;
import java.util.function.Function;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;// 假设这是我们的顶级部门列表
List<Department> topLevelDepartments = createSampleDepartments(); // 1️⃣ 定义一个局部匿名 Function 变量，用于实现递归扁平化
Function<Department, Stream<Department>> flatMapRecursive = new Function<Department, Stream<Department>>() {@Overridepublic Stream<Department> apply(Department dept) {// 自身的 StreamStream<Department> selfStream = Stream.of(dept);// 子集的 Stream：递归调用 apply 并 flatMap 展平Stream<Department> childrenStream = (dept.getChildren() != null && !dept.getChildren().isEmpty()) ? dept.getChildren().stream().flatMap(this::apply) // ★ 递归自调用: Stream.empty(); // 合并自身和子集的 Streamreturn Stream.concat(selfStream, childrenStream);}};// 2️⃣ Stream 主流程：扁平化并提取 ID
List<Long> allDepartmentIds = topLevelDepartments.stream()// 使用定义的递归函数进行扁平化.flatMap(flatMapRecursive) // 3️⃣ 提取所有部门的 ID.map(Department::getId)// 4️⃣ 收集结果.collect(Collectors.toList());

优点：

✅ 可读性高：主 Stream 流程非常简洁；
✅结构清晰：递归逻辑被封装在一个命名变量中；
✅实用性强：推荐在日常开发中使用。

✨ 写法二：直接嵌入 flatMap 匿名类

这种方式将递归逻辑直接作为参数嵌入到 flatMap中，实现了"完全在一个流里解决"的效果。

import java.util.List;
import java.util.function.Function;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;// 假设这是我们的顶级部门列表
List<Department> topLevelDepartments = createSampleDepartments(); List<Long> allDepartmentIds = topLevelDepartments.stream()// 关键步骤：直接在 flatMap 中定义并实现递归函数.flatMap(new Function<Department, Stream<Department>>() {@Overridepublic Stream<Department> apply(Department dept) {Stream<Department> selfStream = Stream.of(dept);Stream<Department> childrenStream = (dept.getChildren() != null && !dept.getChildren().isEmpty()) ? dept.getChildren().stream().flatMap(this::apply) // ★ 递归自调用: Stream.empty(); return Stream.concat(selfStream, childrenStream);}})// 提取所有部门的 ID.map(Department::getId)// 收集结果.collect(Collectors.toList());

优点：

✅ 代码紧凑：避免了额外的局部变量定义；
✅ 满足纯 Stream要求：实现了"一条链解决所有问题"；

缺点：

⚠️ 可读性较低：flatMap 内部代码块较长；
⚠️逻辑嵌套深，不易复用。

📊 总结对比

	写法一：局部变量 Function	写法二：嵌入匿名类
主流程可读性	✅ 高（推荐）	❌ 低（代码块长）
递归逻辑封装	✅ 独立命名变量	❌ 内嵌逻辑，不易重用
可维护性	✅ 强	⚠️ 弱
应用场景	推荐在所有项目中使用	适用于行数要求严格的场景