JDK8并行流及串行流區(qū)別原理詳解

更新時間：2020年07月15日 11:31:48 作者：像風一樣無影無起

這篇文章主要介紹了JDK8并行流及串行流區(qū)別原理詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下

由于處理器核心的增長及較低的硬件成本允許低成本的集群系統(tǒng)，致使如今并行編程無處不在，并行編程似乎是下一個大事件。

Java 8 針對這一事實提供了新的 stream API 及簡化了創(chuàng)建并行集合和數(shù)組的代碼。讓我們看一下它是怎么工作的。

假設(shè) myList 是 List<Integer> 類型的，其中包含 500,000 個Integer值。在Java 8 之前的時代中，對這些整數(shù)求和的方法是使用 for 循環(huán)完成的。

for( int i : myList){
 result += i;
}

從 Java 8 開始，我們就可以使用stream完成同樣的循環(huán)：

myList.stream().sum();

將此代碼改為并行處理非常簡單，僅需要使用 parallelStream() 代替 stream() 或 parallel()搭配stream使用：

mylist.stream().parallelStream().sum();

這樣就可以成功的變?yōu)椴⑿谐绦?，所以將一個計算擴展到線程和CPU內(nèi)核上并可用很容易就可以實現(xiàn)。但是我們都知道，多線程和并行處理的開銷很大，所以重點是什么時候使用并行流，什么時候使用串行流才能獲得更好的性能。

首先，讓我們看看在幕后發(fā)生的事情。parallel stream 使用的是 Fork/Join 框架進行處理的，這意味著 stream 流的源會被拆分并移交給 fork/join 池中執(zhí)行。

首先，我們找到了要考慮的第一點：并非所有的stream的源會像其它的stream的源一樣可拆分。例如：ArrayList的內(nèi)部實現(xiàn)是數(shù)組，由于可以通過計算出中間元素的索引來拆分，所以拆分這樣的源會非常容易；假如使用LinkedList，則拆分數(shù)據(jù)會復雜的多：該實現(xiàn)必須遍歷第一個條目中的所有元素，以便找到可以拆分的元素，所以LinkedList是并行流中性能差的例子。

這是我們可以保留的關(guān)于并行流性能的第一個事實：

S ：源集合必須可以有效拆分

拆分集合、管理 Fork/Join 任務(wù)、對象創(chuàng)建及 GC 也是算法上的開銷，當且僅當在CPU核心上可簡單完成或者集合足夠大時，才值得這樣做。

一個錯誤的例子：求5個整數(shù)的最大值。

Intstream.rangeClosed(1,5).reduce(Math::max).getAsInt();

系統(tǒng)為fork/join準備和處理數(shù)據(jù)的開銷非常大，以至于串行流在此場景中要快得多。Math.max 方法在這里的CPU開銷并不是很高，而且數(shù)據(jù)元素很少。

舉個例子，在編寫象棋游戲的時候，對每個棋子移動的評估。每一個評估都可以并行執(zhí)行，并且我們有大量可能的下一步移動。這種情形非常適合并行處理。

這是我們可以保留的關(guān)于并行流性能的第二個事實：

N * Q：因子”元素數(shù)量” * “ 每個元素的運行成本” 應(yīng)該很大

但這同樣意味著當每個元素的操作成本更高的時候，集合可以更小?；虍斆總€元素的操作不那么占用大量CPU時，我們需要一個包含許多元素的非常大的集合，以便并行流的使用的到回報。

這直接取決于我們可以保留的第三個事實

C ：CPU核心數(shù)量 - 越多越好 > 必須有1個

由于管理開銷，在單核計算機上的并行流始終比串行流的性能差。

越多越好：實際上，這句話并不是在所有情況下都正確。例如：集合太小且CPU核心啟動時處于節(jié)能模式進而導致CPU無事可做。

能否使用并行流，對每個元素的功能（function）也有要求，這涉及到并行流能否按照預期工作：

要求該功能（function）：

獨立：每個元素的計算都不依賴或影響任何其他元素的計算
無干擾：功能（function）執(zhí)行的時候不會修改基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)源
無狀態(tài)

例：并行流中使用有狀態(tài)lamdba方法的實例，來源自 Java JDK API

Set seen = Collection.synchronizedSet(new HashSet());
stream.parallel().map( e -> {
    if(seen.add(e))
      return 0;
    else
      return e;
  })...

于是，這是我們可以保留的第四個事實：

F ：每個元素必須獨立

總結(jié)：