java - 串行流的性能、内部工作和执行顺序

Question

我不认为添加流只是为了通过函数式编程来增加代码的可读性。

如果我在流上执行多个操作，它们是如何在内部计算的。

1. 在应用多个 map 函数的情况下如何计算 map 函数。一次一个元素或一个完整流上的映射操作，然后是另一个。

2. 在性能方面，它与对集合执行的正常迭代有何不同。

3. 在谈到非并行流时，元素的计算顺序是否仅取决于输入集合的类型(即，对于 list、linkedHashmap、sortedset 和 hashSet 等，是有序的)。

4. 我能否深入了解流的内部工作原理，以便更好地决定何时不建议使用流以及何时建议使用流。(需要检查的因素例如集合大小、序列性质等，)

5. 我知道字节码是以 .class 的形式为每个类创建的。如何为流操作内部使用的所有 lambda 函数创建字节码。

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    List<Integer> ee = new ArrayList<Integer>();
    Function<? super Integer, ? extends Integer> f1 = x -> x * 2;
    Function<? super Integer, ? extends Integer> f2 = x -> x * x;
    Function<? super Integer, ? extends Integer> f3 = x -> x / 2;

    ee.stream().map(f1).map(f2).map(f3).collect(Collectors.toList());

Answer 1

1. 当前的 Stream API 实现在没有中间缓冲的情况下一个接一个地处理元素，除非必须这样做。对于顺序流只有 sorted() 操作是一个“完全屏障”操作，所以对于 map(f1).sorted().map(f2) f1 将应用于整个流，然后对结果进行排序，f2 将应用于每个结果项。在其他情况下，包括相邻的 map(f1).map(f2) f1 和 f2 函数将同时应用于第一个元素，然后两者都用于第二个元素，依此类推。

2. 可能会更快也可能会更慢，这在很大程度上取决于许多因素，包括您使用的是哪些操作、哪个集合是您的流源、您有多少输入元素以及您如何收集结果。

3. 在当前实现中 - 是的。虽然没有指定。该规范要求整个流中使用的大部分函数(例如传递给 map 的函数)为 stateless ，所以如果你的程序行为依赖于 lambdas 执行顺序，你很可能违反了指定的契约。

4. 最重要的因素是代码的清晰度。如果使用流 API 使代码更易于阅读，则可能可以使用它。如果您清楚地看到您的 Stream 是一个性能瓶颈，您可以尝试摆脱它。然而，这在实践中很少发生。我倾向于避免创建许多非常短的流，因为它们会产生垃圾，所以许多短流意味着每个处理的元素有很多垃圾。然而，这在实践中并不总是很重要。

5. Lambda 被编译为在类体内分离合成方法，并在运行时扩展为实现相应功能接口(interface)并调用该合成方法的匿名类。这是使用 invokedynamic 字节码指令和引导工厂完成的(请参阅标准库中的 java.lang.invoke.LambdaMetafactory 类)。如果您的 lambda 不捕获任何内容，则运行时表示将是单例。否则，每次都会创建该匿名类的一个新实例。