Java8 Stream的使用和性能优化

引言

Stream是Java8中新增的API，主要用于支持函数式编程。它提供了一种用于处理集合数据的声明式编程模型，可以大幅度简化代码，并且可以并行计算以提高性能。

Stream的基本使用

Stream是基于Java中的集合（Collection）的，所以它可以用于处理任何类型的集合数据。下面展示了一个简单的例子：

List numbers = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
numbers.stream().forEach(System.out::println);
//这段代码将输出数字1-5

  

以上代码实现了一个简单的Stream，它将List中的每个元素打印出来。

Stream的操作类型

Stream提供了两种操作类型：中间操作和终止操作。中间操作可以执行多次，而终止操作只能执行一次。中间操作通常是用于过滤数据、转换数据等，并返回一个新的Stream；终止操作则是用于处理Stream中的数据、计算结果等。

中间操作

以下是Stream中间操作的一些常用方法：

• Filter：过滤数据
• Map：转换数据
• FlatMap：将Stream扁平化
• Peek：查看数据
• Distinct：去重
• Sorted：排序
• Limit：限制元素个数
• Skip：忽略元素

终止操作

以下是Stream终止操作的一些常用方法：

• Reduce：求和、求积、求最值等聚合运算
• Collect：将Stream转换成List、Map等常见的数据结构
• ForEach：遍历Stream中的元素
• Count：计算Stream中元素的个数
• Match：判断Stream中是否包含某个元素
• Find：查找Stream中第一个元素
• FindAny：查找Stream中任意一个元素

Stream的性能优化

虽然Stream在数据处理方面非常方便，但是它的效率并不一定比循环高，甚至在一些情况下，会比循环效率低。因此，在使用Stream时，我们需要注意一些性能优化的问题。

以下是一些常用的Stream性能优化方法：

1、尽量避免过多的中间操作

过多的中间操作会导致Stream中间结果过多，从而增加了计算和存储量。因此，在使用Stream时，尽量避免使用过多的中间操作。下面是一个不好的例子：

List numbers = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0)
                .map(n -> n * n)
                .sorted()
                .peek(System.out::println)
                .collect(Collectors.toList());

  

以上代码先将numbers中的偶数取出来，再将它们平方，然后排序并输出结果。注意到，这些操作是非常连续的，没有必要在中间增加peek操作。这个操作会浪费大量的计算和存储资源。

2、尽量使用原始类型的Stream

Stream提供了原始类型的变种，比如IntStream、LongStream和DoubleStream。这些变种可以避免自动装箱的过程，从而提高性能。下面是一个使用IntStream的例子：

int[] numbers = {1,2,3,4,5};
IntStream.of(numbers).sum();

以上代码将int数组转换成IntStream，并对所有数字求和。这个操作可以比将int转成Integer再返回Stream要快得多。

3、测试性能

Stream虽然提供了并行计算的功能，但是并不是所有情况都适合并行计算。在使用并行计算时，需要注意以下问题：

• 是否有足够的数据量来支持并行计算
• 是否存在竞争条件（Race Condition）
• 是否使用了合适的并行度

在使用并行Stream时，还需要注意系统资源的占用。尽量使用合适的资源来支持并行计算，否则可能会导致更慢的性能。

小结

Stream是Java8中新增的API，它提供了一种简单而强大的处理集合数据的方法。Stream的中间操作和终止操作可以让我们轻松地过滤、转换、聚合和处理集合数据。在使用Stream时，我们需要注意性能优化的问题，尤其是避免使用过多的中间操作和使用合适的数据类型。最好的方法是测试和评估Stream在应用程序中的性能，以确定使用Stream或循环更为合适。