Java Stream API性能测试

已经对Stream API的用法鼓吹够多了，用起简洁直观，但性能到底怎么样呢？会不会有很高的性能损失？本节咱们对Stream API的性能一探究竟。

为保证测试结果然实可信，咱们将JVM运行在-server模式下，测试数据在GB量级，测试机器采用常见的商用服务器，配置以下：

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

测试所用代码在这里，测试结果汇总.

测试方法和测试数据

性能测试并非容易的事，Java性能测试更费劲，由于虚拟机对性能的影响很大，JVM对性能的影响有两方面：

1. GC的影响。GC的行为是Java中很很差控制的一块，为增长肯定性，咱们手动指定使用CMS收集器，并使用10GB固定大小的堆内存。集体到JVM参数就是-XX:+UseConcMarkSweepGC -Xms10G -Xmx10G
2. JIT(Just-In-Time)即时编译技术。即时编译技术会将热点代码在JVM运行的过程当中编译成本地代码，测试时咱们会先对程序预热，触发对测试函数的即时编译。相关的JVM参数是-XX:CompileThreshold=10000。

Stream并行执行时用到ForkJoinPool.commonPool()获得的线程池，为控制并行度咱们使用Linux的taskset命令指定JVM可用的核数。

测试数据由程序随机生成。为防止一次测试带来的抖动，测试4次求出平均时间做为运行时间。

实验一 基本类型迭代

测试内容：找出整型数组中的最小值。对比for循环外部迭代和Stream API内部迭代性能。

测试程序IntTest，测试结果以下图：

图中展现的是for循环外部迭代耗时为基准的时间比值。分析以下：

1. 对于基本类型Stream串行迭代的性能开销明显高于外部迭代开销（两倍）；
2. 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数有关，上图中的并行迭代使用了所有12个核，为考察使用核数对性能的影响，咱们专门测试了不一样核数下的Stream并行迭代效果：

分析，对于基本类型：

1. 使用Stream并行API在单核状况下性能不好，比Stream串行API的性能还差；
2. 随着使用核数的增长，Stream并行效果逐渐变好，比使用for循环外部迭代的性能还好。

以上两个测试说明，对于基本类型的简单迭代，Stream串行迭代性能更差，但多核状况下Stream迭代时性能较好。

实验二 对象迭代

再来看对象的迭代效果。

测试内容：找出字符串列表中最小的元素（天然顺序），对比for循环外部迭代和Stream API内部迭代性能。

测试程序StringTest，测试结果以下图：

结果分析以下：

1. 对于对象类型Stream串行迭代的性能开销仍然高于外部迭代开销（1.5倍），但差距没有基本类型那么大。
2. Stream并行迭代的性能比串行迭代和外部迭代都好。

再来单独考察Stream并行迭代效果：

分析，对于对象类型：

1. 使用Stream并行API在单核状况下性能比for循环外部迭代差；
2. 随着使用核数的增长，Stream并行效果逐渐变好，多核带来的效果明显。

以上两个测试说明，对于对象类型的简单迭代，Stream串行迭代性能更差，但多核状况下Stream迭代时性能较好。

实验三 复杂对象归约

从实验1、二的结果来看，Stream串行执行的效果都比外部迭代差（不少），是否是说明Stream真的不行了？先别下结论，咱们再来考察一下更复杂的操做。

测试内容：给定订单列表，统计每一个用户的总交易额。对比使用外部迭代手动实现和Stream API之间的性能。

咱们将订单简化为<userName, price, timeStamp>构成的元组，并用Order对象来表示。测试程序ReductionTest，测试结果以下图：

分析，对于复杂的归约操做：

1. Stream API的性能广泛好于外部手动迭代，并行Stream效果更佳；

再来考察并行度对并行效果的影响，测试结果以下：

分析，对于复杂的归约操做：

1. 使用Stream并行归约在单核状况下性能比串行归约以及手动归约都要差，简单说就是最差的；
2. 随着使用核数的增长，Stream并行效果逐渐变好，多核带来的效果明显。

以上两个实验说明，对于复杂的归约操做，Stream串行归约效果好于手动归约，在多核状况下，并行归约效果更佳。咱们有理由相信，对于其余复杂的操做，Stream API也能表现出类似的性能表现。

结论

上述三个实验的结果能够总结以下：

1. 对于简单操做，好比最简单的遍历，Stream串行API性能明显差于显示迭代，但并行的Stream API可以发挥多核特性。
2. 对于复杂操做，Stream串行API性能能够和手动实现的效果匹敌，在并行执行时Stream API效果远超手动实现。

因此，若是出于性能考虑，1. 对于简单操做推荐使用外部迭代手动实现，2. 对于复杂操做，推荐使用Stream API， 3. 在多核状况下，推荐使用并行Stream API来发挥多核优点，4.单核状况下不建议使用并行Stream API。

若是出于代码简洁性考虑，使用Stream API可以写出更短的代码。即便是从性能方面说，尽量的使用Stream API也另一个优点，那就是只要Java Stream类库作了升级优化，代码不用作任何修改就能享受到升级带来的好处。

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