Java Stream API性能測試

已經(jīng)對Stream API的用法鼓吹夠多了，用起簡潔直觀，但性能到底怎么樣呢？會不會有很高的性能損失？本節(jié)我們對Stream API的性能一探究竟。

為保證測試結(jié)果真實可信，我們將JVM運行在-server模式下，測試數(shù)據(jù)在GB量級，測試機器采用常見的商用服務(wù)器，配置如下：

OS	CentOS 6.7 x86_64
CPU	Intel Xeon X5675, 12M Cache 3.06 GHz, 6 Cores 12 Threads
內(nèi)存	96GB
JDK	java version 1.8.0_91, Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM

測試所用代碼在這里，測試結(jié)果匯總.

測試方法和測試數(shù)據(jù)

性能測試并不是容易的事，Java性能測試更費勁，因為虛擬機對性能的影響很大，JVM對性能的影響有兩方面：

GC的影響。GC的行為是Java中很不好控制的一塊，為增加確定性，我們手動指定使用CMS收集器，并使用10GB固定大小的堆內(nèi)存。集體到JVM參數(shù)就是-XX:+UseConcMarkSweepGC -Xms10G -Xmx10G

JIT(Just-In-Time)即時編譯技術(shù)。即時編譯技術(shù)會將熱點代碼在JVM運行的過程中編譯成本地代碼，測試時我們會先對程序預(yù)熱，觸發(fā)對測試函數(shù)的即時編譯。相關(guān)的JVM參數(shù)是-XX:CompileThreshold=10000。

Stream并行執(zhí)行時用到ForkJoinPool.commonPool()得到的線程池，為控制并行度我們使用Linux的taskset命令指定JVM可用的核數(shù)。

測試數(shù)據(jù)由程序隨機生成。為防止一次測試帶來的抖動，測試4次求出平均時間作為運行時間。

實驗一 基本類型迭代

測試內(nèi)容：找出整型數(shù)組中的最小值。對比for循環(huán)外部迭代和Stream API內(nèi)部迭代性能。

測試程序IntTest，測試結(jié)果如下圖：

圖中展示的是for循環(huán)外部迭代耗時為基準(zhǔn)的時間比值。分析如下：

對于基本類型Stream串行迭代的性能開銷明顯高于外部迭代開銷（兩倍）；

Stream并行迭代的性能比串行迭代和外部迭代都好。

并行迭代性能跟可利用的核數(shù)有關(guān)，上圖中的并行迭代使用了全部12個核，為考察使用核數(shù)對性能的影響，我們專門測試了不同核數(shù)下的Stream并行迭代效果：

分析，對于基本類型：

使用Stream并行API在單核情況下性能很差，比Stream串行API的性能還差；

隨著使用核數(shù)的增加，Stream并行效果逐漸變好，比使用for循環(huán)外部迭代的性能還好。

以上兩個測試說明，對于基本類型的簡單迭代，Stream串行迭代性能更差，但多核情況下Stream迭代時性能較好。

實驗二 對象迭代

再來看對象的迭代效果。

測試內(nèi)容：找出字符串列表中最小的元素（自然順序），對比for循環(huán)外部迭代和Stream API內(nèi)部迭代性能。

測試程序StringTest，測試結(jié)果如下圖：

結(jié)果分析如下：

對于對象類型Stream串行迭代的性能開銷仍然高于外部迭代開銷（1.5倍），但差距沒有基本類型那么大。

Stream并行迭代的性能比串行迭代和外部迭代都好。

再來單獨考察Stream并行迭代效果：

分析，對于對象類型：

使用Stream并行API在單核情況下性能比for循環(huán)外部迭代差；

隨著使用核數(shù)的增加，Stream并行效果逐漸變好，多核帶來的效果明顯。

以上兩個測試說明，對于對象類型的簡單迭代，Stream串行迭代性能更差，但多核情況下Stream迭代時性能較好。

實驗三 復(fù)雜對象歸約

從實驗一、二的結(jié)果來看，Stream串行執(zhí)行的效果都比外部迭代差（很多），是不是說明Stream真的不行了？先別下結(jié)論，我們再來考察一下更復(fù)雜的操作。

測試內(nèi)容：給定訂單列表，統(tǒng)計每個用戶的總交易額。對比使用外部迭代手動實現(xiàn)和Stream API之間的性能。

我們將訂單簡化為<userName, price, timeStamp>構(gòu)成的元組，并用Order對象來表示。測試程序ReductionTest，測試結(jié)果如下圖：

分析，對于復(fù)雜的歸約操作：

Stream API的性能普遍好于外部手動迭代，并行Stream效果更佳；

再來考察并行度對并行效果的影響，測試結(jié)果如下：

分析，對于復(fù)雜的歸約操作：

使用Stream并行歸約在單核情況下性能比串行歸約以及手動歸約都要差，簡單說就是最差的；

隨著使用核數(shù)的增加，Stream并行效果逐漸變好，多核帶來的效果明顯。

以上兩個實驗說明，對于復(fù)雜的歸約操作，Stream串行歸約效果好于手動歸約，在多核情況下，并行歸約效果更佳。我們有理由相信，對于其他復(fù)雜的操作，Stream API也能表現(xiàn)出相似的性能表現(xiàn)。

結(jié)論

上述三個實驗的結(jié)果可以總結(jié)如下：

對于簡單操作，比如最簡單的遍歷，Stream串行API性能明顯差于顯示迭代，但并行的Stream API能夠發(fā)揮多核特性。

對于復(fù)雜操作，Stream串行API性能可以和手動實現(xiàn)的效果匹敵，在并行執(zhí)行時Stream API效果遠(yuǎn)超手動實現(xiàn)。

所以，如果出于性能考慮，1. 對于簡單操作推薦使用外部迭代手動實現(xiàn)，2. 對于復(fù)雜操作，推薦使用Stream API， 3. 在多核情況下，推薦使用并行Stream API來發(fā)揮多核優(yōu)勢，4.單核情況下不建議使用并行Stream API。

如果出于代碼簡潔性考慮，使用Stream API能夠?qū)懗龈痰拇a。即使是從性能方面說，盡可能的使用Stream API也另外一個優(yōu)勢，那就是只要Java Stream類庫做了升級優(yōu)化，代碼不用做任何修改就能享受到升級帶來的好處。

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來源：https://www.cnblogs.com/CarpenterLee/p/6675568.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java Stream API性能测试的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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