Java8 Lambda表达式和流操作如何让你的代码变慢5倍

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有许许多多关于 Java 8 中流效率的讨论，但根据 Alex Zhitnitsky 的测试结果显示：坚持使用传统的 Java 编程风格——iterator 和 for-each 循环——比 Java 8 的实现性能更佳。

Java 8 中的 Lambda 表达式和流（Stream）受到了热烈欢迎。这是 Java 迄今为止最令人激动的特征。这些新的语言特征允许采用函数式风格来进行编码，我们可以用这些特性完成许多有趣的功能。这些特性如此有趣以至于被认为是不合理的。我们对此表示怀疑，于是决定对这些特性进行测试。

我们创建一个简单的任务：从一个 ArrayList 找出最大值，将传统方式与 Java 8 中的新方式进行测试比较。说实话，测试的结果让我感到非常惊讶。

命令式风格与 Java 8 函数式编程风格比较

我喜欢直接进入主题，所以先看一下结果。为了做这次基准测试，我们先创建了一个 ArrayList，并插入一个 100000 个随机整数，并通过 7 种不同的方式遍历所有的值来查找最大值。实现分为两组：Java 8 中引入的函数式风格与 Java 一直使用的命令式风格。

这是每个方法耗费的时长：

最大错误记录是并行流上的 0.042，完整输出结果在这篇文章结尾部分可以看到。

小贴士：

哇哦！Java 8 中提供的任何一种新方式都会产生约 5 倍的性能差异。有时使用简单迭代器循环比混合 lambda 表达式和流更有效，即便这样需要多写几行代码，且需要跳过甜蜜的语法糖（syntactic suger）。

使用迭代器或 for-each 循环是遍历 ArrayList 最有效的方式，性能比采用索引值的传统 for 循环方式好两倍。

在 Java 8 的方法中，并行流的性能最佳。但是请小心，在某些情况下它也可能会导致程序运行得更慢。

Lambda 表达式的速度介于流与并行流之间。这个结果确实挺令人惊讶的，因为 lambda 表达式的实现方式是基于流的 API 来实现的。

不是所有的情况都如上所示：当我们想演示在 lambda 表达式和流中很容易犯错时，我们收到了很多社区的反馈，要求我们优化基准测试代码，如消除整数的自动装包和解包操作。第二次测试（已优化）的结果在这篇文章结束位置可以看到。

让我们快速看一下每个方法，按照运行速度由快到慢：

命令式风格

iteratorMaxInteger()——使用迭代器遍历列表：


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public int iteratorMaxInteger() {

    int max = Integer.MIN_VALUE;

    for (Iterator it = integers.iterator(); it.hasNext(); ) {

        max = Integer.max(max, it.next());

    }

    return max;

}

forEachLoopMaxInteger()——不使用迭代器，使用 For-Each 循环遍历列表（不要误用 Java 8 的 forEach）


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public int forEachLoopMaxInteger() {

    int max = Integer.MIN_VALUE;

    for (Integer n : integers) {

        max = Integer.max(max, n);

    }

    return max;

}

forMaxInteger()——使用简单的 for 循环和索引遍历列表：


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public int forMaxInteger() {

    int max = Integer.MIN_VALUE;

    for (int i = 0; i < size; i++) {

        max = Integer.max(max, integers.get(i));

    }

    return max;

}

函数式风格

parallelStreamMaxInteger()——使用 Java 8 并行流遍历列表：


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public int parallelStreamMaxInteger() {

    Optional max = integers.parallelStream().reduce(Integer::max);

    return max.get();

}

lambdaMaxInteger()——使用 lambda 表达式及流遍历列表。优雅的一行代码：


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public int lambdaMaxInteger() {

    return integers.stream().reduce(Integer.MIN_VALUE, (a, b) -> Integer.max(a, b));

}

forEachLambdaMaxInteger()——这个用例有点混乱。可能是因为 Java 8 的 forEach 特性有一个很烦人的东西：只能使用 final 变量，所以我们创建一个 final 包装类来解决该问题，这样我们就能访问到更新后的最大值。


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public int forEachLambdaMaxInteger() {

    final Wrapper wrapper = new Wrapper();

    wrapper.inner = Integer.MIN_VALUE;

    integers.forEach(i -> helper(i, wrapper));

    return wrapper.inner.intValue();

}

public static class Wrapper {

    public Integer inner;

}

private int helper(int i, Wrapper wrapper) {

    wrapper.inner = Math.max(i, wrapper.inner);

    return wrapper.inner;

}

顺便提一下，如果要讨论 forEach，我们提供了一些有趣的关于它的缺点的见解，答案参见StackOverflow。

streamMaxInteger()——使用 Java 8 的流遍历列表：


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public int streamMaxInteger() {

    Optional max = integers.stream().reduce(Integer::max);

    return max.get();

}

优化后的基准测试

根据这篇文章的反馈，我们创建另一个版本的基准测试。源代码的不同之处可以在这里查看。下面是测试结果：

最后的思考

开始使用 Java 8 的第一件事情是在实践中使用 lambda 表达式和流。但是请记住：它确实非常好，好到可能会让你上瘾！但是，我们也看到了，使用传统迭代器和 for-each 循环的 Java 编程风格比 Java 8 中的新方式性能高很多。

当然，这也不是绝对的。但这确实是一个相当常见的例子，它显示可能会有大约 5 倍的性能差距。如果这影响到系统的核心功能或成为系统一个新的瓶颈，那就相当可怕了。

时间： 2024-11-02 07:04:13

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