在性能关键场景中，Java 8 的 Streams API 是否比传统 Collections 更快？

Java 8：Streams 与 Collections 性能分析

评估 Java 8 中最近引入的 Streams API 与传统 Collections 方法相比的性能对于开发者来说是一个至关重要的方面。为了提供见解，进行了初步基准测试，这对这两种方法的比较功效提出了疑问。

基准设置和结果

基准涉及过滤相当大的数据整数列表并计算偶数的平方根，将结果存储在 Double 列表中。下面的代码片段说明了实现过程：

<code class="java">    // Source list initialization
    List<Integer> sourceList = new ArrayList<>();
    for (int i = 1; i < 1000000; i++) {
        sourceList.add(i);
    }

    // Collections approach
    List<Double> resultCollection = new LinkedList<>();
    long startTimeCollection = System.nanoTime();
    // Iterate through the list and perform calculations
    for (Integer i : sourceList) {
        if (i % 2 == 0) {
            resultCollection.add(Math.sqrt(i));
        }
    }
    long elapsedTimeCollection = System.nanoTime() - startTimeCollection;


    // Stream approach
    Stream<Integer> stream = sourceList.stream();
    long startTimeStream = System.nanoTime();
    // Filter even numbers and calculate square roots
    resultStream = stream.filter(i -> i % 2 == 0)
                        .map(i -> Math.sqrt(i))
                        .collect(Collectors.toList());
    long elapsedTimeStream = System.nanoTime() - startTimeStream;

    // Parallel stream approach
    stream = sourceList.stream().parallel();
    long startTimeParallelStream = System.nanoTime();
    resultParallelStream = stream.filter(i -> i % 2 == 0)
                                .map(i -> Math.sqrt(i))
                                .collect(Collectors.toList());
    long elapsedTimeParallelStream = System.nanoTime() - startTimeParallelStream;</code>

双核机器上的结果显示：

• 集合方法的执行速度明显更快，大约需要 0.094 秒。
• 流方法表现出较慢的性能，需要大约 0.201 秒。
• 并行流方法表现出与流方法类似的性能，在 0.357 秒内完成。

基准结果分析

根据这些初步发现，初步得出结论：流比集合慢，即使并行也无法提高性能。然而，所采用的基准测试方法引起了人们对潜在缺陷的担忧。

改进的性能验证

为了解决这些问题，基准测试进行了以下改进：

• 执行：JVM 预热后运行基准测试 1,000 次以稳定性能。
• 分析：使用 JMH（Java Microbenchmarking Harness）准确执行基准测试并收集性能数据。

更新的基准结果

修订后的基准产生以下结果：

• 集合方法：平均时间为 0.207 秒
• 流方法：平均时间为 0.098 秒
• 并行流方法：平均时间为 0.168 秒

在这个修订后的基准测试中，流的性能优于集合，这与最初的发现相反。流方法的更快执行时间可归因于 JIT 优化和编译器改进的代码生成。

结论

根据这些更新的发现，可以结论是，与传统集合相比，Java 8 中的流提供了编码便利性和性能增强。虽然流并不总是很优越，但它们的使用可以在许多场景中显着简化代码并提高效率。

最佳实践

要有效利用流的优势，请考虑以下最佳实践：

• 使用内联 lambda 表达式来简洁和高效。
• 避免不必要的中间列表，专注于直接使用目标集合。
• 探索并行流功能以优化某些特定环境下的性能情况。

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