Effective Java Item 46：偏好無副作用的函式

整理 Effective Java 書中 Item 46: Prefer side-effect-free functions in streams 心得筆記

主旨：Streams 核心原則就是「無副作用」

Java 的 streams API 雖然語法簡潔、功能強大，但若沒有掌握其「函數式編程」的核心精神，寫出來的程式碼可能又臭又長、難讀又難維護。本篇要講的，就是 streams 最重要的設計原則：偏好無副作用的函式（side-effect-free functions）。

簡單來說，「副作用」是指函式除了回傳值之外，還會修改外部狀態。例如把某個值加進 map 或 list，就是副作用。真正的函數式風格應該避免這種做法，讓每個階段的處理都只是資料的轉換，不牽涉修改其他東西。

點出問題：用 forEach 做事是錯誤的用法

來看一個寫得不好的範例，這段程式碼是為了統計文字檔中每個單字出現的次數：

// 壞例子：用了 stream 但沒用對風格
Map<String, Long> freq = new HashMap<>();
try (Stream<String> words = new Scanner(file).tokens()) {
    words.forEach(word -> {
        freq.merge(word.toLowerCase(), 1L, Long::sum);
    });
}

雖然語法上用了 streams、lambdas、method reference，但實際上這段完全是用迴圈的思維在操作。整個計算是靠外部的 freq map 來實作，這樣的寫法 有副作用，而且不能平行處理、可讀性也不佳。

範例：正確的寫法用 collect

來看一個正確的版本，只用一行就能做出一樣的事情，還更清楚易讀：

Map<String, Long> freq;
try (Stream<String> words = new Scanner(file).tokens()) {
    freq = words.collect(groupingBy(String::toLowerCase, counting()));
}

這裡用 Collectors.groupingBy 和 Collectors.counting()，不但沒有副作用，還讓意圖更清晰：我要把所有單字轉小寫後分組，然後統計每組的數量。

劃重點：什麼情況下要避免副作用？

在 stream 中，只要你在 lambda 裡面修改外部變數、收集資料進外部集合、操作外部資源，幾乎都是副作用。最常見的就是錯把 forEach 拿來做邏輯處理，而不是純輸出。以下是正確用法和錯誤用法的區別：

功能	錯誤用法（有副作用）	正確用法（無副作用）
統計單字出現次數	`forEach + merge`	`groupingBy + counting`
累積字串	在 lambda 中修改 `StringBuilder`	用 `Collectors.joining()`
對集合做加總	外部定義 `sum` 然後在 lambda 裡加	用 `reduce()` 或 `mapToInt().sum()`

真實世界範例：熱門單字前十名

假設你已經算出每個單字的出現次數，想印出出現頻率最高的十個單字：

List<String> topTen = freq.keySet().stream()
    .sorted(comparing(freq::get).reversed())
    .limit(10)
    .collect(toList());

這邊用 comparing(freq::get).reversed() 來排序，然後取前十個。全程無副作用，清楚易懂，而且能輕鬆平行化。

小結：Streams 是風格，不只是語法糖

不要把 streams 當成只是另一種 for-each 寫法。
Lambda 裡面不要修改外部狀態，保持函式純粹。
把複雜的計算邏輯交給 Collectors。
forEach 只適合最後印資料，不要用來做邏輯處理。
需要學會用 groupingBy、toMap、joining 等 collector，它們是讓 streams 發揮最大效益的關鍵。

學會了這個原則之後，你會發現 stream 不只是語法漂亮，更是寫出簡潔、安全、高效 Java 程式碼的最佳工具。