Stream Performance
已經對 Stream API 的用法鼓吹夠多了，用起簡潔直觀，但性能到底怎麼樣呢？會不會有很高的性能損失？
本節我們對 Stream API 的性能一探究竟。
為保證測試結果真實可信，我們將 JVM 運行在-server模式下，測試數據在 GB 量級，測試機器採用常見的商用服務器，配置如下：
測試方法和測試數據
性能測試並不是容易的事，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，並使用 10GB 固定大小的堆內存。具體到 JVM 參數就是-XX:+UseConcMarkSweepGC-Xms10G-Xmx10G
- JIT(Just-In-Time) 即時編譯技術。即時編譯技術會將熱點代碼在 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熱，觸發對測試函數的即時編譯。相關的 JVM 參數是-XX:CompileThreshold=10000。
Stream 並行執行時用到ForkJoinPool.commonPool()得到的線程池，為控制並行度我們使用 Linux 的taskset命令指定 JVM 可用的核數。
測試數據由程序隨機生成。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
測試內容：找出整型數組中的最小值。對比 for 循環外部迭代和 Stream API 內部迭代性能。
測試程序 IntTest，測試結果如下圖：
圖中展示的是 for 循環外部迭代耗時為基準的時間比值。分析如下：
- 對於基本類型 Stream 串行迭代的性能開銷明顯高於外部迭代開銷（兩倍）；
- Stream 並行迭代的性能比串行迭代和外部迭代都好。
並行迭代性能跟可利用的核數有關，上圖中的並行迭代使用了全部 12 個核，為考察使用核數對性能的影響，我們專門測試了不同核數下的 Stream 並行迭代效果：
分析，對於基本類型：
- 使用 Stream 並行 API 在單核情況下性能很差，比 Stream 串行 API 的性能還差；
- 隨著使用核數的增加，Stream 並行效果逐漸變好，比使用 for 循環外部迭代的性能還好。
以上兩個測試說明，對於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。
測試內容：找出字符串列表中最小的元素（自然順序），對比 for 循環外部迭代和 Stream API 內部迭代性能。
測試程序 StringTest，測試結果如下圖：
結果分析如下：
- 對於對象類型 Stream 串行迭代的性能開銷仍然高於外部迭代開銷（1.5 倍），但差距沒有基本類型那麼大。
- Stream 並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 並行迭代效果：
分析，對於對象類型：
- 使用 Stream 並行 API 在單核情況下性能比 for 循環外部迭代差；
- 隨著使用核數的增加，Stream 並行效果逐漸變好，多核帶來的效果明顯。
以上兩個測試說明，對於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 複雜對象歸約
從實驗一、二的結果來看，Stream 串行執行的效果都比外部迭代差（很多），是不是說明 Stream 真的不行了？先別下結論，我們再來考察一下更復雜的操作。
測試內容：給定訂單列表，統計每個用戶的總交易額。對比使用外部迭代手動實現和 Stream API 之間的性能。
我們將訂單簡化為<username>構成的元組，並用Order對象來表示。測試程序 ReductionTest，測試結果如下圖：/<username>
分析，對於複雜的歸約操作：
- Stream API 的性能普遍好於外部手動迭代，並行 Stream 效果更佳；
再來考察並行度對並行效果的影響，測試結果如下：
分析，對於複雜的歸約操作：
- 使用 Stream 並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；
- 隨著使用核數的增加，Stream 並行效果逐漸變好，多核帶來的效果明顯。
以上兩個實驗說明，對於複雜的歸約操作，Stream 串行歸約效果好於手動歸約，在多核情況下，並行歸約效果更佳。我們有理由相信，對於其他複雜的操作，Stream API 也能表現出相似的性能表現。
結論
上述三個實驗的結果可以總結如下：
- 對於簡單操作，比如最簡單的遍歷，Stream 串行 API 性能明顯差於顯示迭代，但並行的 Stream API 能夠發揮多核特性。
- 對於複雜操作，Stream 串行 API 性能可以和手動實現的效果匹敵，在並行執行時 Stream API 效果遠超手動實現。
所以，如果出於性能考慮，
- 對於簡單操作推薦使用外部迭代手動實現，
- 對於複雜操作，推薦使用 Stream API，
- 在多核情況下，推薦使用並行 Stream API 來發揮多核優勢，
- 單核情況下不建議使用並行 Stream API。
如果出於代碼簡潔性考慮，使用 Stream API 能夠寫出更短的代碼。即使是從性能方面說，儘可能的使用 Stream API 也另外一個優勢，那就是隻要 Java Stream 類庫做了升級優化，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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