Java8的Stream API可以極大提高Java程序員的生產(chǎn)力春瞬，讓程序員寫出高效率眶俩、干凈、簡(jiǎn)潔的代碼快鱼。
那么颠印，Stream API的性能到底如何呢，代碼整潔的背后是否意味著性能的損耗呢抹竹？本文對(duì)Stream API的性能一探究竟线罕。
為保證測(cè)試結(jié)果真實(shí)可信，我們將JVM運(yùn)行在 -server模式下窃判，測(cè)試數(shù)據(jù)在GB量級(jí)钞楼，測(cè)試機(jī)器采用常見的商用服務(wù)器，配置如下：
測(cè)試所用代碼在這里
https://github.com/CarpenterLee/JavaLambdaInternals/blob/master/perf/StreamBenchmark/src/lee
測(cè)試結(jié)果匯總
https://github.com/CarpenterLee/JavaLambdaInternals/blob/master/perf/Stream_performance.xlsx
測(cè)試方法和測(cè)試數(shù)據(jù)
性能測(cè)試并不是容易的事袄琳，Java性能測(cè)試更費(fèi)勁询件，因?yàn)樘摂M機(jī)對(duì)性能的影響很大燃乍，JVM對(duì)性能的影響有兩方面：
1、GC的影響宛琅。GC的行為是Java中很不好控制的一塊刻蟹，為增加確定性，我們手動(dòng)指定使用CMS收集器嘿辟，并使用10GB固定大小的堆內(nèi)存舆瘪。集體到JVM參數(shù)就是 -XX:+UseConcMarkSweepGC-Xms10G-Xmx10G
2、JIT(Just-In-Time)即時(shí)編譯技術(shù)红伦。即時(shí)編譯技術(shù)會(huì)將熱點(diǎn)代碼在JVM運(yùn)行的過(guò)程中編譯成本地代碼英古，測(cè)試時(shí)我們會(huì)先對(duì)程序預(yù)熱，觸發(fā)對(duì)測(cè)試函數(shù)的即時(shí)編譯昙读。相關(guān)的JVM參數(shù)是 -XX:CompileThreshold=10000召调。
Stream并行執(zhí)行時(shí)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)蛮浑。
測(cè)試數(shù)據(jù)由程序隨機(jī)生成某残。為防止一次測(cè)試帶來(lái)的抖動(dòng)，測(cè)試4次求出平均時(shí)間作為運(yùn)行時(shí)間陵吸。
實(shí)驗(yàn)一 基本類型迭代
測(cè)試內(nèi)容：找出整型數(shù)組中的最小值。對(duì)比f(wàn)or循環(huán)外部迭代和Stream API內(nèi)部迭代性能介牙。
測(cè)試程序 IntTest
https://github.com/CarpenterLee/JavaLambdaInternals/blob/master/perf/StreamBenchmark/src/lee/IntTest.java
測(cè)試結(jié)果如下圖：
圖中展示的是for循環(huán)外部迭代耗時(shí)為基準(zhǔn)的時(shí)間比值壮虫。分析如下：
1、對(duì)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）环础；
2囚似、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)线得，上圖中的并行迭代使用了全部12個(gè)核饶唤，為考察使用核數(shù)對(duì)性能的影響，我們專門測(cè)試了不同核數(shù)下的Stream并行迭代效果：
分析贯钩，對(duì)于基本類型：
1募狂、使用Stream并行API在單核情況下性能很差，比Stream串行API的性能還差角雷；
2祸穷、隨著使用核數(shù)的增加，Stream并行效果逐漸變好勺三，比使用for循環(huán)外部迭代的性能還好雷滚。
以上兩個(gè)測(cè)試說(shuō)明，對(duì)于基本類型的簡(jiǎn)單迭代吗坚，Stream串行迭代性能更差祈远，但多核情況下Stream迭代時(shí)性能較好呆万。
實(shí)驗(yàn)二 對(duì)象迭代
再來(lái)看對(duì)象的迭代效果。
測(cè)試內(nèi)容：找出字符串列表中最小的元素（自然順序）车份，對(duì)比f(wàn)or循環(huán)外部迭代和Stream API內(nèi)部迭代性能谋减。
測(cè)試程序StringTest
https://github.com/CarpenterLee/JavaLambdaInternals/blob/master/perf/StreamBenchmark/src/lee/StringTest.java
對(duì) Stream 不熟悉的，可以關(guān)注微信公眾號(hào)：Java技術(shù)棧躬充，在后臺(tái)回復(fù)：Java逃顶。
測(cè)試結(jié)果如下圖：
結(jié)果分析如下：
1、對(duì)于對(duì)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）充甚，但差距沒(méi)有基本類型那么大以政。
2、Stream并行迭代的性能比串行迭代和外部迭代都好伴找。
再來(lái)單獨(dú)考察Stream并行迭代效果：
分析盈蛮，對(duì)于對(duì)象類型：
1、使用Stream并行API在單核情況下性能比f(wàn)or循環(huán)外部迭代差技矮；
2抖誉、隨著使用核數(shù)的增加，Stream并行效果逐漸變好衰倦，多核帶來(lái)的效果明顯袒炉。
以上兩個(gè)測(cè)試說(shuō)明，對(duì)于對(duì)象類型的簡(jiǎn)單迭代樊零，Stream串行迭代性能更差我磁，但多核情況下Stream迭代時(shí)性能較好。
實(shí)驗(yàn)三 復(fù)雜對(duì)象歸約
從實(shí)驗(yàn)一驻襟、二的結(jié)果來(lái)看夺艰，Stream串行執(zhí)行的效果都比外部迭代差（很多），是不是說(shuō)明Stream真的不行了沉衣？先別下結(jié)論郁副，我們?cè)賮?lái)考察一下更復(fù)雜的操作。
測(cè)試內(nèi)容：給定訂單列表豌习，統(tǒng)計(jì)每個(gè)用戶的總交易額存谎。對(duì)比使用外部迭代手動(dòng)實(shí)現(xiàn)和Stream API之間的性能。
我們將訂單簡(jiǎn)化為 <userName,price,timeStamp>構(gòu)成的元組肥隆，并用 Order對(duì)象來(lái)表示愕贡。測(cè)試程序ReductionTest
https://github.com/CarpenterLee/JavaLambdaInternals/blob/master/perf/StreamBenchmark/src/lee/ReductionTest.java
測(cè)試結(jié)果如下圖：
分析，對(duì)于復(fù)雜的歸約操作：
1巷屿、Stream API的性能普遍好于外部手動(dòng)迭代固以，并行Stream效果更佳；
再來(lái)考察并行度對(duì)并行效果的影響，測(cè)試結(jié)果如下：
分析憨琳，對(duì)于復(fù)雜的歸約操作：
1诫钓、使用Stream并行歸約在單核情況下性能比串行歸約以及手動(dòng)歸約都要差，簡(jiǎn)單說(shuō)就是最差的篙螟；
2菌湃、隨著使用核數(shù)的增加，Stream并行效果逐漸變好遍略，多核帶來(lái)的效果明顯惧所。
以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，對(duì)于復(fù)雜的歸約操作绪杏，Stream串行歸約效果好于手動(dòng)歸約下愈，在多核情況下，并行歸約效果更佳蕾久。我們有理由相信势似，對(duì)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)僧著。
結(jié)論
上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以總結(jié)如下：
1履因、對(duì)于簡(jiǎn)單操作，比如最簡(jiǎn)單的遍歷盹愚，Stream串行API性能明顯差于顯示迭代栅迄，但并行的Stream API能夠發(fā)揮多核特性。
2皆怕、對(duì)于復(fù)雜操作毅舆，Stream串行API性能可以和手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的效果匹敵，在并行執(zhí)行時(shí)Stream API效果遠(yuǎn)超手動(dòng)實(shí)現(xiàn)端逼。
所以，如果出于性能考慮
1污淋、對(duì)于簡(jiǎn)單操作推薦使用外部迭代手動(dòng)實(shí)現(xiàn)
2顶滩、對(duì)于復(fù)雜操作，推薦使用Stream API
3寸爆、在多核情況下礁鲁，推薦使用并行Stream API來(lái)發(fā)揮多核優(yōu)勢(shì)，
4赁豆、單核情況下不建議使用并行Stream API仅醇。
如果出于代碼簡(jiǎn)潔性考慮，使用Stream API能夠?qū)懗龈痰拇a魔种。即使是從性能方面說(shuō)析二，盡可能的使用Stream API也另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)，那就是只要Java Stream類庫(kù)做了升級(jí)優(yōu)化，代碼不用做任何修改就能享受到升級(jí)帶來(lái)的好處叶摄。
