基准测试：Java 8 Lambda和流如何使您的代码慢5倍

与长期的实现相比，Java 8 lambda和流的性能如何？

Lambda表达式和流在Java 8中受到了热烈的欢迎。这些是迄今为止很激动人心的功能，很长一段时间以来，它们就已经应用到Java中了。新的语言功能使我们可以在代码中采用更具功能性的样式，并且在其中玩耍也很有趣。非常有趣，应该是非法的。然后我们变得可疑，并决定对它们进行测试。

我们已经完成了一个简单的任务，即在ArrayList中找到最大值，并测试了长期的实现与Java 8中可用的新方法的对比。老实说，结果令人惊讶。

Java 8中的命令式与功能式编程

我们喜欢直截了当，所以让我们看一下结果。对于此基准，我们创建了一个ArrayList，为其中填充了100,000个随机整数，并实现了7种不同的方式来遍历所有值以找到最大值。这些实现分为两类：具有Java 8中引入的新语言功能的功能样式和具有长期Java方法的命令式样式。

这是每种方法花费的时间：

**记录的最大错误是parallelStream上的0.042，完整的结果输出可在该文章的底部找到

外卖

哎呀！使用Java 8提供的任何新方法来实现解决方案，都会使性能下降5倍左右。有时，使用带有迭代器的简单循环比将lambda和流混入混合要好。即使这意味着编写更多代码行并跳过那种甜蜜的语法糖。
使用迭代器或for-each循环是遍历ArrayList的最有效方法。比具有索引int的传统for循环好两倍。
在Java 8方法中，使用并行流被证明更有效。但是要当心，在某些情况下，它实际上可能会使您减速。
Lambas取代了它们在流和parallelStream实现之间的位置。这是令人惊讶的，因为它们的实现基于流API。
[编辑]事情并非总是如此：尽管我们想展示在lambda和流中引入错误有多么容易，但我们收到了很多社区反馈，要求为基准代码添加更多优化并删除对它们的装箱/拆箱。整数。包括优化在内的第二组结果可在本文的底部获得。

等一下，我们到底在这里测试了什么？

让我们快速浏览一下每种方法，从最快到最慢：

命令式

forMaxInteger（） –使用简单的for循环和int索引遍历列表：

public int forMaxInteger() {int max = Integer.MIN_VALUE;for (int i = 0; i < size; i++) {max = Integer.max(max, integers.get(i));}return max;
}

iteratorMaxInteger（） –使用迭代器遍历列表：

public int iteratorMaxInteger() {int max = Integer.MIN_VALUE;for (Iterator<Integer> it = integers.iterator(); it.hasNext(); ) {max = Integer.max(max, it.next());}return max;
}

forEachLoopMaxInteger（） –丢失迭代器，并使用For-Each循环遍历列表（不要误解为Java 8 forEach）：

public int forEachLoopMaxInteger() {int max = Integer.MIN_VALUE;for (Integer n : integers) {max = Integer.max(max, n);}return max;
}

功能风格

parallelStreamMaxInteger（） –在并行模式下使用Java 8流浏览列表：

public int parallelStreamMaxInteger() {Optional<Integer> max = integers.parallelStream().reduce(Integer::max);return max.get();
}

lambdaMaxInteger（） –将lambda表达式与流一起使用。甜蜜的一线：

public int lambdaMaxInteger() {return integers.stream().reduce(Integer.MIN_VALUE, (a, b) -> Integer.max(a, b));
}

forEachLambdaMaxInteger（） –这对于我们的用例来说有点混乱。新的Java 8 forEach功能可能最令人讨厌的是它只能使用最终变量，因此我们为最终包装器类创建了一些变通方法，该类可以访问我们正在更新的最大值：

public int forEachLambdaMaxInteger() {final Wrapper wrapper = new Wrapper();wrapper.inner = Integer.MIN_VALUE;integers.forEach(i -> helper(i, wrapper));return wrapper.inner.intValue();
}public static class Wrapper {public Integer inner;
}private int helper(int i, Wrapper wrapper) {wrapper.inner = Math.max(i, wrapper.inner);return wrapper.inner;
}

顺便说一句，如果我们已经在谈论forEach，请查看这个StackOverflow答案，我们就其一些缺点提供了一些有趣的见解。

streamMaxInteger（） –使用Java 8流浏览列表：

public int streamMaxInteger() {Optional<Integer> max = integers.stream().reduce(Integer::max);return max.get();
}

优化基准

遵循本文的反馈意见，我们创建了基准的另一个版本。与原始代码的所有差异都可以在此处查看。结果如下：

TL; DR：更改摘要

该列表不再易失。
forMax2的新方法删除了字段访问。
forEachLambda中的冗余帮助程序功能已修复。现在，lambda也正在分配一个值。可读性较差，但速度更快。
自动装箱消除了。如果您在Eclipse中为项目打开自动装箱警告，则旧代码中有15条警告。
在reduce之前使用mapToInt修复流代码。

感谢Patrick Reinhart ， Richard Warburton ， Yan Bonnel ， Sergey Kuksenko ， Jeff Maxwell ， Henrik Gustafsson以及所有在Twitter上发表评论的人！

基础

为了运行此基准测试，我们使用了Java Microbenchmarking Harness JMH。如果您想了解更多有关如何在自己的项目中使用它的信息，请查看这篇文章，我们将通过动手示例来了解它的一些主要功能。

基准配置包括JVM的2个分支，5个预热迭代和5个测量迭代。这些测试是使用Java 8u66和JMH 1.11.2在c3.xlarge Amazon EC2实例（4个vCPU，7.5 Mem（GiB），2 x 40 GB SSD存储）上运行的。完整的源代码可在GitHub上找到，您可以在此处查看原始结果输出。

话虽这么说，但有一点免责声明：基准往往非常危险，要正确地制定基准则非常困难。尽管我们尝试以最准确的方式运行它，但始终建议您先花一点盐。

最后的想法

使用Java 8时，要做的第一件事是尝试使用lambda表达式和流。但是要当心：感觉真的很好，很甜，所以您可能会上瘾！我们已经看到，坚持使用迭代器和for-each循环的更传统的Java编程风格，明显优于Java 8提供的新实现。当然，情况并非总是如此，但是在这个非常常见的示例中，它表明可以大约差5倍。如果它影响系统的核心部分或创建新的瓶颈，这会变得非常可怕。