Tutorial Java: Mapeo

map()

El método map() es una de las operaciones más utilizadas en la programación funcional con Java Streams. Esta función permite transformar cada elemento de un Stream aplicando una función a cada uno de ellos, generando un nuevo Stream con los resultados de esas transformaciones.

La operación map() es una operación intermedia, lo que significa que devuelve un nuevo Stream que puede ser procesado posteriormente con otras operaciones. Su principal propósito es convertir o transformar los elementos sin cambiar la cantidad de elementos en el Stream.

Sintaxis básica

La firma del método map() es la siguiente:

<R> Stream<R> map(Function<? super T, ? extends R> mapper)

Donde:

• T es el tipo de los elementos en el Stream original
• R es el tipo de los elementos en el Stream resultante
• mapper es la función que se aplicará a cada elemento

Casos de uso comunes

• 1. Transformación de tipos de datos:

List<String> nombres = List.of("Ana", "Juan", "Carlos");

// Convertir cada nombre a su longitud
List<Integer> longitudes = nombres.stream()
                                 .map(nombre -> nombre.length())
                                 .collect(Collectors.toList());

System.out.println(longitudes); // [3, 4, 6]

• 2. Transformación de objetos:

class Producto {
    private String nombre;
    private double precio;
    
    // Constructor, getters y setters
    public Producto(String nombre, double precio) {
        this.nombre = nombre;
        this.precio = precio;
    }
    
    public String getNombre() { return nombre; }
    public double getPrecio() { return precio; }
}

List<Producto> productos = List.of(
    new Producto("Laptop", 1200.0),
    new Producto("Teléfono", 800.0),
    new Producto("Tablet", 500.0)
);

// Extraer solo los nombres de los productos
List<String> nombresProductos = productos.stream()
                                       .map(Producto::getNombre)
                                       .collect(Collectors.toList());

System.out.println(nombresProductos); // [Laptop, Teléfono, Tablet]

• 3. Aplicar operaciones matemáticas:

List<Integer> numeros = List.of(1, 2, 3, 4, 5);

// Calcular el cuadrado de cada número
List<Integer> cuadrados = numeros.stream()
                               .map(n -> n * n)
                               .collect(Collectors.toList());

System.out.println(cuadrados); // [1, 4, 9, 16, 25]

Uso de referencias a métodos

Una forma más concisa de utilizar map() es mediante referencias a métodos, especialmente cuando la transformación consiste en llamar a un método existente:

List<String> palabras = List.of("hola", "mundo", "java");

// Convertir cada palabra a mayúsculas usando referencia a método
List<String> mayusculas = palabras.stream()
                                .map(String::toUpperCase)
                                .collect(Collectors.toList());

System.out.println(mayusculas); // [HOLA, MUNDO, JAVA]

Encadenamiento de operaciones map()

Es posible encadenar múltiples operaciones map() para realizar transformaciones secuenciales:

List<String> numTexto = List.of("1", "2", "3", "4");

// Convertir de String a Integer y luego calcular el doble
List<Integer> dobles = numTexto.stream()
                             .map(Integer::parseInt)  // String -> Integer
                             .map(n -> n * 2)         // Duplicar el valor
                             .collect(Collectors.toList());

System.out.println(dobles); // [2, 4, 6, 8]

Transformación de estructuras complejas

El método map() es especialmente útil cuando trabajamos con estructuras de datos complejas:

class Empleado {
    private String nombre;
    private List<String> habilidades;
    
    // Constructor, getters y setters
    public Empleado(String nombre, List<String> habilidades) {
        this.nombre = nombre;
        this.habilidades = habilidades;
    }
    
    public String getNombre() { return nombre; }
    public List<String> getHabilidades() { return habilidades; }
}

List<Empleado> empleados = List.of(
    new Empleado("Ana", List.of("Java", "SQL", "Spring")),
    new Empleado("Juan", List.of("Python", "JavaScript")),
    new Empleado("Carlos", List.of("C#", "Azure", ".NET"))
);

// Extraer solo las listas de habilidades de cada empleado
List<List<String>> todasLasHabilidades = empleados.stream()
                                                .map(Empleado::getHabilidades)
                                                .collect(Collectors.toList());

System.out.println(todasLasHabilidades);
// [[Java, SQL, Spring], [Python, JavaScript], [C#, Azure, .NET]]

Consideraciones importantes

• Inmutabilidad: La operación map() no modifica el Stream original, sino que crea uno nuevo.
• Evaluación perezosa: Como todas las operaciones intermedias en Streams, map() se evalúa de forma perezosa, lo que significa que no se ejecuta hasta que se invoca una operación terminal.
• Función pura: La función que se pasa a map() debería ser una función pura (sin efectos secundarios) para mantener los principios de la programación funcional.

Ejemplo práctico: Procesamiento de datos JSON

Un caso de uso común es transformar datos JSON a objetos de dominio:

// Suponiendo que tenemos una lista de strings JSON
List<String> jsonData = obtenerDatosJSON();

// Transformar cada string JSON en un objeto Usuario
List<Usuario> usuarios = jsonData.stream()
                              .map(json -> convertirAUsuario(json))
                              .collect(Collectors.toList());

// Donde convertirAUsuario podría ser:
private Usuario convertirAUsuario(String json) {
    // Lógica para convertir JSON a Usuario
    // Usando bibliotecas como Jackson o Gson
    return new Usuario(/* datos extraídos del JSON */);
}

El método map() es una herramienta fundamental en la programación funcional con Java, permitiendo transformaciones de datos claras y concisas sin necesidad de bucles explícitos ni variables mutables.

flatMap()

El método flatMap() es una operación intermedia en la API de Streams de Java que permite trabajar con estructuras de datos anidadas o jerárquicas. A diferencia de map(), que transforma cada elemento en exactamente un elemento de salida, flatMap() puede generar múltiples elementos (o ninguno) por cada elemento de entrada.

La principal ventaja de flatMap() es su capacidad para aplanar colecciones anidadas, convirtiendo un Stream de colecciones en un único Stream de elementos individuales.

Sintaxis básica

La firma del método flatMap() es la siguiente:

<R> Stream<R> flatMap(Function<? super T, ? extends Stream<? extends R>> mapper)

Donde:

• T es el tipo de los elementos en el Stream original
• R es el tipo de los elementos en el Stream resultante
• mapper es una función que convierte cada elemento en un Stream (que luego será aplanado)

Diferencia entre map() y flatMap()

La diferencia fundamental entre estos métodos se puede entender con un ejemplo simple:

// Usando map() con una lista de listas
List<List<Integer>> listaAnidada = List.of(
    List.of(1, 2), 
    List.of(3, 4), 
    List.of(5, 6)
);

// map() mantiene la estructura anidada
Stream<Stream<Integer>> streamDeStreams = listaAnidada.stream()
    .map(lista -> lista.stream());

// flatMap() aplana la estructura
Stream<Integer> streamAplanado = listaAnidada.stream()
    .flatMap(lista -> lista.stream());

// Recolectando resultados
List<Integer> numerosAplanados = streamAplanado.collect(Collectors.toList());
System.out.println(numerosAplanados); // [1, 2, 3, 4, 5, 6]

Casos de uso comunes

• 1. Aplanar listas anidadas:

List<List<String>> listaDeListasDePalabras = List.of(
    List.of("Hola", "Mundo"),
    List.of("Java", "Streams"),
    List.of("Programación", "Funcional")
);

List<String> todasLasPalabras = listaDeListasDePalabras.stream()
    .flatMap(Collection::stream)
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(todasLasPalabras); 
// [Hola, Mundo, Java, Streams, Programación, Funcional]

• 2. Extraer elementos de objetos que contienen colecciones:

class Departamento {
    private String nombre;
    private List<Empleado> empleados;
    
    public Departamento(String nombre, List<Empleado> empleados) {
        this.nombre = nombre;
        this.empleados = empleados;
    }
    
    public String getNombre() { return nombre; }
    public List<Empleado> getEmpleados() { return empleados; }
}

class Empleado {
    private String nombre;
    
    public Empleado(String nombre) {
        this.nombre = nombre;
    }
    
    public String getNombre() { return nombre; }
}

// Lista de departamentos con sus empleados
List<Departamento> departamentos = List.of(
    new Departamento("Desarrollo", List.of(
        new Empleado("Ana"), 
        new Empleado("Carlos")
    )),
    new Departamento("Marketing", List.of(
        new Empleado("Luis"), 
        new Empleado("Elena")
    ))
);

// Obtener todos los empleados de todos los departamentos
List<Empleado> todosLosEmpleados = departamentos.stream()
    .flatMap(depto -> depto.getEmpleados().stream())
    .collect(Collectors.toList());

// Obtener solo los nombres de todos los empleados
List<String> nombresEmpleados = departamentos.stream()
    .flatMap(depto -> depto.getEmpleados().stream())
    .map(Empleado::getNombre)
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(nombresEmpleados); // [Ana, Carlos, Luis, Elena]

• 3. Trabajar con Strings y caracteres:

List<String> palabras = List.of("Java", "Streams", "API");

// Obtener todos los caracteres individuales de todas las palabras
List<Character> caracteres = palabras.stream()
    .flatMap(palabra -> palabra.chars().mapToObj(c -> (char) c))
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(caracteres); 
// [J, a, v, a, S, t, r, e, a, m, s, A, P, I]

• 4. Filtrar elementos nulos o vacíos:

List<String> textos = List.of("uno", null, "dos", "", "tres");

// Filtrar valores nulos o vacíos usando flatMap con Optional
List<String> textosFiltrados = textos.stream()
    .flatMap(texto -> Optional.ofNullable(texto)
                             .filter(t -> !t.isEmpty())
                             .stream())
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(textosFiltrados); // [uno, dos, tres]

Combinación con otras operaciones

flatMap() se puede combinar con otras operaciones de Stream para realizar transformaciones más complejas:

// Lista de frases
List<String> frases = List.of(
    "Java es genial",
    "Streams son útiles",
    "Programación funcional"
);

// Obtener palabras únicas ordenadas alfabéticamente
List<String> palabrasUnicas = frases.stream()
    .flatMap(frase -> Arrays.stream(frase.toLowerCase().split(" ")))
    .distinct()
    .sorted()
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(palabrasUnicas); 
// [es, funcional, genial, java, programación, son, streams, útiles]

Uso con Optional para evitar valores nulos

flatMap() es especialmente útil cuando se trabaja con la clase Optional para manejar valores potencialmente nulos:

// Método que puede devolver un valor nulo
public Optional<Usuario> buscarUsuario(String id) {
    // Lógica para buscar usuario
    return Optional.ofNullable(/* resultado que puede ser null */);
}

// Método que obtiene direcciones de un usuario
public List<Direccion> obtenerDirecciones(Usuario usuario) {
    return /* lista de direcciones */;
}

// Uso de flatMap con Optional
String userId = "12345";
List<Direccion> direcciones = Optional.ofNullable(userId)
    .flatMap(this::buscarUsuario)
    .map(this::obtenerDirecciones)
    .orElse(Collections.emptyList());

Ejemplo práctico: Procesamiento de datos JSON anidados

Un caso de uso real es procesar estructuras JSON anidadas:

class Pedido {
    private String id;
    private List<LineaPedido> lineas;
    
    // Constructor, getters y setters
    public Pedido(String id, List<LineaPedido> lineas) {
        this.id = id;
        this.lineas = lineas;
    }
    
    public String getId() { return id; }
    public List<LineaPedido> getLineas() { return lineas; }
}

class LineaPedido {
    private String producto;
    private int cantidad;
    
    // Constructor, getters y setters
    public LineaPedido(String producto, int cantidad) {
        this.producto = producto;
        this.cantidad = cantidad;
    }
    
    public String getProducto() { return producto; }
    public int getCantidad() { return cantidad; }
}

// Lista de pedidos
List<Pedido> pedidos = List.of(
    new Pedido("P001", List.of(
        new LineaPedido("Laptop", 1),
        new LineaPedido("Mouse", 2)
    )),
    new Pedido("P002", List.of(
        new LineaPedido("Monitor", 1),
        new LineaPedido("Teclado", 1)
    ))
);

// Obtener todos los productos de todos los pedidos
List<String> todosLosProductos = pedidos.stream()
    .flatMap(pedido -> pedido.getLineas().stream())
    .map(LineaPedido::getProducto)
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println(todosLosProductos); // [Laptop, Mouse, Monitor, Teclado]

Consideraciones de rendimiento

• Evaluación perezosa: Al igual que map(), flatMap() se evalúa de forma perezosa.
• Consumo de memoria: Cuando se trabaja con grandes colecciones anidadas, flatMap() puede ser más eficiente que extraer manualmente cada elemento con bucles anidados.
• Paralelismo: flatMap() es compatible con streams paralelos, lo que puede mejorar el rendimiento en colecciones grandes.

// Versión paralela para colecciones grandes
List<String> resultadoParalelo = listaGrande.parallelStream()
    .flatMap(elemento -> procesarElemento(elemento).stream())
    .collect(Collectors.toList());

El método flatMap() es una herramienta esencial cuando necesitamos trabajar con estructuras de datos anidadas o cuando queremos transformar cada elemento de entrada en múltiples elementos de salida, simplificando considerablemente el código y haciéndolo más legible y mantenible.