Java8 Stream的使用和性能優化

引言

Stream是Java8中新增的API，主要用於支持函數式編程。它提供了一種用於處理集合數據的聲明式編程模型，可以大幅度簡化代碼，並且可以並行計算以提高性能。

Stream的基本使用

Stream是基於Java中的集合（Collection）的，所以它可以用於處理任何類型的集合數據。下面展示了一個簡單的例子：

List numbers = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
numbers.stream().forEach(System.out::println);
//這段代碼將輸出數字1-5

以上代碼實現了一個簡單的Stream，它將List中的每個元素列印出來。

Stream的操作類型

Stream提供了兩種操作類型：中間操作和終止操作。中間操作可以執行多次，而終止操作只能執行一次。中間操作通常是用於過濾數據、轉換數據等，並返回一個新的Stream；終止操作則是用於處理Stream中的數據、計算結果等。

中間操作

以下是Stream中間操作的一些常用方法：

• Filter：過濾數據
• Map：轉換數據
• FlatMap：將Stream扁平化
• Peek：查看數據
• Distinct：去重
• Sorted：排序
• Limit：限制元素個數
• Skip：忽略元素

終止操作

以下是Stream終止操作的一些常用方法：

• Reduce：求和、求積、求最值等聚合運算
• Collect：將Stream轉換成List、Map等常見的數據結構
• ForEach：遍歷Stream中的元素
• Count：計算Stream中元素的個數
• Match：判斷Stream中是否包含某個元素
• Find：查找Stream中第一個元素
• FindAny：查找Stream中任意一個元素

Stream的性能優化

雖然Stream在數據處理方面非常方便，但是它的效率並不一定比循環高，甚至在一些情況下，會比循環效率低。因此，在使用Stream時，我們需要注意一些性能優化的問題。

以下是一些常用的Stream性能優化方法：

1、盡量避免過多的中間操作

過多的中間操作會導致Stream中間結果過多，從而增加了計算和存儲量。因此，在使用Stream時，盡量避免使用過多的中間操作。下面是一個不好的例子：

List numbers = Arrays.asList(1,2,3,4,5);
numbers.stream().filter(n -> n % 2 == 0)
                .map(n -> n * n)
                .sorted()
                .peek(System.out::println)
                .collect(Collectors.toList());

以上代碼先將numbers中的偶數取出來，再將它們平方，然後排序並輸出結果。注意到，這些操作是非常連續的，沒有必要在中間增加peek操作。這個操作會浪費大量的計算和存儲資源。

2、盡量使用原始類型的Stream

Stream提供了原始類型的變種，比如IntStream、LongStream和DoubleStream。這些變種可以避免自動裝箱的過程，從而提高性能。下面是一個使用IntStream的例子：

int[] numbers = {1,2,3,4,5};
IntStream.of(numbers).sum();

以上代碼將int數組轉換成IntStream，並對所有數字求和。這個操作可以比將int轉成Integer再返回Stream要快得多。

3、測試性能

Stream雖然提供了並行計算的功能，但是並不是所有情況都適合併行計算。在使用並行計算時，需要注意以下問題：

• 是否有足夠的數據量來支持並行計算
• 是否存在競爭條件（Race Condition）
• 是否使用了合適的並行度

在使用並行Stream時，還需要注意系統資源的佔用。盡量使用合適的資源來支持並行計算，否則可能會導致更慢的性能。

小結

Stream是Java8中新增的API，它提供了一種簡單而強大的處理集合數據的方法。Stream的中間操作和終止操作可以讓我們輕鬆地過濾、轉換、聚合和處理集合數據。在使用Stream時，我們需要注意性能優化的問題，尤其是避免使用過多的中間操作和使用合適的數據類型。最好的方法是測試和評估Stream在應用程序中的性能，以確定使用Stream或循環更為合適。