Фильтрация Java Stream на 1 элемент: обработка исключений

Быстрый ответ: код прямо здесь и сейчас

Если требуется строго одно значение, используйте следующую конструкцию:

Optional<T> unique = stream
  .filter(condition)
  .reduce((a, b) -> { throw new IllegalStateException("Обнаружено больше одного элемента!"); });

Переменная unique будет содержать необходимый элемент или сгенерирует IllegalStateException, если будут обнаружены дубликаты.

Преобразуем Stream в List: Collectors.collectingAndThen

Вооружитесь Collectors.collectingAndThen. Он позволяет связать возврат коллекции и дополнительные операции обработки:

T unique = stream
  .filter(condition)
  .collect(Collectors.collectingAndThen(Collectors.toList(), list -> {
      if (list.size() == 1) {
          return list.get(0);
      } else if (list.isEmpty()) {
          throw new NoSuchElementException("Элемент не найден!");
      } else {
          throw new IllegalStateException("Обнаружено больше одного элемента!");
      }
  }));

С помощью такого подхода вы получите точный результирующий элемент или исключение в случае возникновения ошибки.

Не теряемся: Atomic References

В многопоточном программировании используйте AtomicReference в сочетании с forEach для сохранения уникальности элемента:

AtomicReference<T> atomicReference = new AtomicReference<>();
stream.filter(condition)
  .forEach(item -> {
      if (!atomicReference.compareAndSet(null, item)) {
          throw new IllegalStateException("Обнаружено больше одного элемента!"); // Найдены дополнительные!
      }
  });
T unique = atomicReference.get();

Таким образом, даже в многопоточной среде будет сохранён только один элемент.

Создаем свои собиратели

Для повышения производительности вы можете создать собственные сборщики:

public static <T> Collector<T, ?, T> toSingleton() {
    return Collector.of(
        AtomicReference::new,
        (ref, item) -> {
            if (!ref.compareAndSet(null, item)) {
                throw new IllegalStateException("Обнаружено больше одного элемента!");
            }
        },
        (ref1, ref2) -> {
            if (ref1.get() != null && ref2.get() != null) {
                throw new IllegalStateException("Обнаружено несколько элементов!");
            }
            return ref1.get() == null ? ref2 : ref1;
        },
        AtomicReference::get,
        Collector.Characteristics.UNORDERED
    );
}

Применяйте ваш сборщик так:

T unique = stream
  .filter(condition)
  .collect(toSingleton());

Самый короткий код с помощью Google Guava: MoreCollectors.onlyElement

Библиотека Google Guava предлагает удобный сборщик MoreCollectors.onlyElement:

import static com.google.common.collect.MoreCollectors.onlyElement;

T unique = stream
  .filter(condition)
  .collect(onlyElement());

При его использовании выборка единственного элемента либо будет успешной, либо сгенерирует исключение IllegalArgumentException.

Пример использования Guava: обработка исключений

При работе с методом onlyElement от Guava будьте готовы к обработке исключений:

try {
    T unique = stream
      .filter(condition)
      .collect(onlyElement());
} catch(IllegalArgumentException e) {
    // Здесь реализован код обнаружения нескольких элементов
} catch(NoSuchElementException e) {
    // Код для обработки ситуации, когда элемент не был найден
}

Перехватывайте эти исключения для обработки ошибок и поддержания целостности данных.

Визуализация

Визуализируем работу с Java Stream:

Java Stream (🌊): [🎩, 🎩, 🎩, 🎩, 🎩]

Метод .filter() действует как отборочная комиссия:

stream.filter(guest -> guest.hasInvitation()).findFirst();

В результате получаем "звездного гостя":

VIP Lounge (🍾): [🎩]

Если подходящих гостей нет или их более чем нужно:

Party Over (🚫): Exception("Ожидался один VIP, найден " + VIPCount)

Только один VIP, либо вечеринка окончена!

Сокращаем, улучшаем, модифицируем: минимизируем дублирование кода

Чтобы избежать разочарования, добавьте эти методы в утилитный класс. Ваше будущее "я" будет вам благодарно за это. Создание собственных сборщиков также может стать вашей "фирменной" техникой при работе с большими данными. Не забывайте заблаговременно проверять состояние Stream.

Обсуждаем типы Holder

Иногда создание специального типа Holder может быть удобнее, чем использование AtomicReference:

class Holder<T> {
    private T value;
    private boolean isSet = false;

    public void set(T val) {
        if (!isSet) {
            value = val;
            isSet = true;
        } else {
            throw new IllegalStateException("Значение уже установлено!"); // Проблема!
        }
    }

    public T get() {
        if (isSet) {
            return value;
        } else {
            throw new NoSuchElementException("Значение не найдено!"); // Ошибка!
        }
    }
}

Таким образом, вы присваиваете имя "безымянному" объекту.

Привлекаем альтернативные методы работы со Stream:

• .findFirst(): возвращает один элемент в Optional.
• .limit(1): останавливается после встречи первого элемента.
• Optional: оборачивает существование и концепцию "ноль или один" элемент в удобную структуру, часто используя .reduce().

Полезные материалы

1. Stream (Java Platform SE 8) — официальная документация Java 8 по Stream API.
2. [Effective Java, 3rd Edition [Книга]](https://www.oreilly.com/library/view/effective-java-3rd/9780134686097/) — рекомендации по лучшим практикам, включая работу с потоками, от Джошуа Блоха.
3. Java 8 Streams: несколько фильтров против сложного условия – Stack Overflow — обсуждение применения нескольких условий фильтрации.
4. findAny и findFirst в Java Streams — различия и применения findAny() и findFirst().
5. Java Stream API: примеры метода collect() — примеры использования collect.
6. Шпаргалка по Optional в Java 8 — объяснение и примеры использования Optional в Java.