java - 对 Java8 Stream 性能感到困惑

Question

我不明白为什么要使用 Stream api 对同一个数组进行多次迭代结果是这样的表现!

请看下面的代码。

public class WhyIsDifferent {

public static void main(String[] args) {

    int[] values = getArray();
    Iterate(values, 598, 600); // 70 ms
    Iterate(values, 200, 202); // 0 ms
    Iterate(values, 700, 702); // 0 ms
    Iterate(values, 300, 310); // 1 ms
}

public static void Iterate(int[] values, int from, int to) {
    long start = System.currentTimeMillis();
    IntStream.of(values).filter(i -> i < to && i > from)
    .forEach(i -> 
        System.out.println(i) // do a something
    );
    System.out.println("Time:" + (System.currentTimeMillis() - start));
}

public static int[] getArray() {
    int[] values = new int[1000];
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        values[i] = i;
    }
    return values;
}
}

确定 JVM 优化了代码，但我不知道这是怎么发生的？太棒了!你知道为什么会这样吗？

--

我在 Ubuntu 14.04//Oracle jdk/intel cpu 上测试。

Answer 1

它不是 JIT 编译器。这 70 毫秒中的大部分时间都花在了整个 lambda 子系统的初始化上(该逻辑的入口点可能是 LambdaMetaFactory 类)，还有相当一部分时间花在了 lambda Bootstrap 调用上(< em>linkage 阶段，如用户 fge 所述)。看看这个方法，和你的一样，但是所有的步骤都是单独测量的(我使用的是 nanoTime):

public static void Iterate(int[] values, int from, int to) {
  long start = System.nanoTime();
  final IntPredicate predicate = i -> i < to && i > from;
  System.out.println("Predicate lambda creation time:" + NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - start));
  start = System.nanoTime();
  final IntConsumer action = System.out::println;
  System.out.println("Action lambda creation time:" + NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - start));
  start = System.nanoTime();
  final IntStream stream = IntStream.of(values).filter(predicate);
  System.out.println("Stream creation time:" + NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - start));
  start = System.nanoTime();
  stream.forEach(action);
  System.out.println("Stream consumption time:" + NANOSECONDS.toMillis(System.nanoTime() - start));
}

这是我机器上打印的内容:

Predicate lambda creation time:53
Action lambda creation time:2
Stream creation time:2
599
Stream consumption time:1
Predicate lambda creation time:0
Action lambda creation time:0
Stream creation time:0
201
... all timings zero from here on...

您可以看到，第一次调用的全部开销都在 lambda 创建部分(仅在第一次运行时，包括一般初始化和链接)，流创建也需要一些时间。在所有情况下，实际流消耗时间为零。

对于当前版本的 HotSpot，这种效果绝对值得您牢记:lambda bootstrap 是一件昂贵的事情。

最后一点:如果您重新排序 lambda 创建语句，您会发现大部分时间都停留在要创建的第一个 lambda 上。这向我们表明，它实际上只是承担大部分初始化成本的 lambda 的第一个整体创建。