Java性能优化:Stream如何提高遍历集合效率?

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Java性能优化:Stream如何提高遍历集合效率?

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什么是Stream?

现在很多大数据量系统中都存在分表分库的情况。

例如,电商系统中的订单表,常常使用用户ID的Hash值来实现分表分库,这样是为了减少单个表的数据量,优化用户查询订单的速度。

但在后台管理员审核订单时,他们需要将各个数据源的数据查询到应用层之后进行合并操作。

例如,当我们需要查询出过滤条件下的所有订单,并按照订单的某个条件进行排序,单个数据源查询出来的数据是可以按照某个条件进行排序的,但多个数据源查询出来已经排序好的数据,并不代表合并后是正确的排序,所以我们需要在应用层对合并数据集合重新进行排序。

在Java8之前,我们通常是通过for循环或者Iterator迭代来重新排序合并数据,又或者通过重新定义Collections.sorts的Comparator方法来实现,这两种方式对于大数据量系统来说,效率并不是很理想。

Java8中添加了一个新的接口类Stream,他和我们之前接触的字节流概念不太一样,Java8集合中的Stream相当于高级版的Iterator,他可以通过Lambda 表达式对集合进行各种非常便利、高效的聚合操作(Aggregate Operation),或者大批量数据操作 (Bulk Data Operation)。

Stream的聚合操作与数据库SQL的聚合操作sorted、filter、map等类似。我们在应用层就可以高效地实现类似数据库SQL的聚合操作了,而在数据操作方面,Stream不仅可以通过串行的方式实现数据操作,还可以通过并行的方式处理大批量数据,提高数据的处理效率。

接下来我们就用一个简单的例子来体验下Stream的简洁与强大。

这个Demo的需求是过滤分组一所中学里身高在160cm以上的男女同学,我们先用传统的迭代方式来实现,代码如下:

Map stuMap = new HashMap(); for (Student stu: studentsList) { if (stu.getHeight() > 160) { //如果身高大于160 if (stuMap.get(stu.getSex()) == null) { //该性别还没分类 List list = new ArrayList(); //新建该性别学生的列表 list.add(stu);//将学生放进去列表 stuMap.put(stu.getSex(), list);//将列表放到map中 } else { //该性别分类已存在 stuMap.get(stu.getSex()).add(stu);//该性别分类已存在,则直接放进去即可 } } }

我们再使用Java8中的Stream API进行实现:

1.串行实现

Map stuMap = stuList.stream().filter((Student s) -> s.getHeight() > 160) .collect(Collectors.groupingBy(Student ::getSex));

2.并行实现

Map stuMap = stuList.parallelStream().filter((Student s) -> s.getHeight() > 160) .collect(Collectors.groupingBy(Student ::getSex));

通过上面两个简单的例子,我们可以发现,Stream结合Lambda表达式实现遍历筛选功能非常得简洁和便捷。

Stream如何优化遍历?

上面我们初步了解了Java8中的Stream API,那Stream是如何做到优化迭代的呢?并行又是如何实现的?下面我们就透过Stream源码剖析Stream的实现原理。

1.Stream操作分类

在了解Stream的实现原理之前,我们先来了解下Stream的操作分类,因为他的操作分类其实是实现高效迭代大数据集合的重要原因之一。为什么这样说,分析完你就清楚了。

官方将Stream中的操作分为两大类:中间操作(Intermediate operations)和终结操作(Terminal operations)。中间操作只对操作进行了记录,即只会返回一个流,不会进行计算操作,而终结操作是实现了计算操作。

中间操作又可以分为无状态(Stateless)与有状态(Stateful)操作,前者是指元素的处理不受之前元



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