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Java Stream 并行流簡介、使用與注意事項小結(jié)

 更新時間：2025年08月20日 14:35:14   作者：向南懷瑾  
Java8并行流基于Stream API,利用多核CPU提升計算密集型任務效率,但需注意線程安全、順序不確定及線程池管理,可通過自定義線程池與CompletableFuture結(jié)合實現(xiàn)更靈活的異步處理,本文給大家介紹Java Stream并行流簡介、使用與注意事項小結(jié),感興趣的朋友一起看看吧

1. 并行流簡介

Java 8 引入了 Stream API，提供了一種高效的數(shù)據(jù)處理方式。而 ?并行流（Parallel Stream）? 則是 Stream 的并行版本，能夠?qū)⒘鞑僮鞣峙涞蕉鄠€線程中執(zhí)行，充分利用多核 CPU 的性能。

?特點：

  • 默認使用 ForkJoinPool.commonPool() 執(zhí)行任務。
  • 適合處理 ?計算密集型 任務。
  • 任務執(zhí)行順序不確定。

?2. 并行流的簡單使用

將普通流轉(zhuǎn)換為并行流非常簡單，只需調(diào)用 parallel() 方法即可。

?示例：并行流的基本使用

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class ParallelStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
        // 將流轉(zhuǎn)換為并行流
        numbers.parallelStream()
               .forEach(num -> System.out.println("線程: " + Thread.currentThread().getName() + ", 處理: " + num));
    }
}

輸出示例：

線程: main, 處理: 6
線程: ForkJoinPool.commonPool-worker-1, 處理: 3
線程: ForkJoinPool.commonPool-worker-2, 處理: 8
...

?3. 配合自定義線程池

默認情況下，并行流使用 ForkJoinPool.commonPool() 執(zhí)行任務。你可以通過自定義線程池來控制并行流的執(zhí)行環(huán)境。

?示例：自定義線程池

import java.util.List;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;
public class ParallelStreamCustomPool {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建自定義線程池
        ForkJoinPool customPool = new ForkJoinPool(4);
        // 在自定義線程池中執(zhí)行并行流任務
        customPool.submit(() -> {
            List<Integer> result = IntStream.rangeClosed(1, 10)
                                            .parallel()
                                            .map(i -> {
                                                System.out.println("線程: " + Thread.currentThread().getName() + ", 處理: " + i);
                                                return i * 2;
                                            })
                                            .boxed()
                                            .collect(Collectors.toList());
            System.out.println("結(jié)果: " + result);
        }).join(); // 等待任務完成
        customPool.shutdown(); // 關閉線程池
    }
}

?示例：配合CompletableFuture實現(xiàn)異步

import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;
public class ParallelStreamWithCompletableFuture {
    public static void main(String[] args) {
        // 創(chuàng)建一個并行流
        List<CompletableFuture<Integer>> futures = IntStream.rangeClosed(1, 10)
                .parallel()
                .mapToObj(i -> CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
                    System.out.println("線程: " + Thread.currentThread().getName() + ", 處理: " + i);
                    return i * 2; // 模擬計算任務
                }))
                .collect(Collectors.toList());
        // 等待所有任務完成并獲取結(jié)果
        List<Integer> results = futures.stream()
                .map(CompletableFuture::join)
                .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("結(jié)果: " + results);
    }
}

好處：

  • ?并行流：適合處理數(shù)據(jù)流中的計算密集型任務，能夠自動將任務分配到多個線程中執(zhí)行。
  • ?CompletableFuture：提供強大的異步編程能力，可以處理任務的依賴關系、異常處理、結(jié)果合并等。

結(jié)合兩者的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)：

  1. ?異步并行處理：將并行流的任務異步化，進一步提升性能。
  2. ?任務依賴管理：通過 CompletableFuture 管理任務之間的依賴關系。
  3. ?結(jié)果合并：將多個任務的結(jié)果合并處理。

?4. 控制有序性

并行流的任務執(zhí)行順序是不確定的。如果需要保持順序，可以使用 forEachOrdered() 方法。

?示例：保持順序

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class ParallelStreamOrder {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
        numbers.parallelStream()
               .forEachOrdered(System.out::println); // 輸出順序與流中元素順序一致
    }
}

?5. 共享資源的安全性

并行流在多個線程中執(zhí)行操作，如果操作共享可變狀態(tài)，可能會導致線程安全問題。

?示例：線程安全問題

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ParallelStreamThreadSafety {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> result = new ArrayList<>();
        IntStream.rangeClosed(1, 1000)
                 .parallel()
                 .forEach(result::add); // 這里會出現(xiàn)線程安全問題
        System.out.println("結(jié)果大小: " + result.size()); // 結(jié)果可能小于 1000
    }
}

解決方法：

  • 使用線程安全的集合，如 Collections.synchronizedList()。
  • 使用 collect() 方法將結(jié)果收集到線程安全的容器中。

?示例：線程安全的解決方案

import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;
public class ParallelStreamThreadSafety {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> result = IntStream.rangeClosed(1, 1000)
                                        .parallel()
                                        .boxed()
                                        .collect(Collectors.toList()); // 使用 collect() 方法
        System.out.println("結(jié)果大小: " + result.size()); // 輸出: 1000
    }
}

?6. 注意事項

  1. ?任務類型：
    • 適合 ?計算密集型 任務，不適合 ?I/O 密集型 任務。
  2. ?線程安全：
    • 避免在并行流中操作共享可變狀態(tài)。
  3. ?任務順序：
    • 并行流的任務執(zhí)行順序不確定，使用 forEachOrdered() 保持順序。
  4. ?線程池管理：
    • 使用自定義線程池時，記得關閉線程池，避免資源泄漏。

?7. 總結(jié)

并行流是 Java 8 提供的一個強大工具，能夠顯著提升數(shù)據(jù)處理性能。但在使用時需要注意線程安全、任務順序和線程池管理等問題。通過合理使用并行流，可以編寫高效、靈活的代碼。

?附錄：完整代碼

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ForkJoinPool;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;
public class ParallelStreamDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 基本使用
        List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);
        numbers.parallelStream()
               .forEach(num -> System.out.println("線程: " + Thread.currentThread().getName() + ", 處理: " + num));
        // 自定義線程池
        ForkJoinPool customPool = new ForkJoinPool(4);
        customPool.submit(() -> {
            List<Integer> result = IntStream.rangeClosed(1, 10)
                                            .parallel()
                                            .map(i -> {
                                                System.out.println("線程: " + Thread.currentThread().getName() + ", 處理: " + i);
                                                return i * 2;
                                            })
                                            .boxed()
                                            .collect(Collectors.toList());
            System.out.println("結(jié)果: " + result);
        }).join();
        customPool.shutdown();
        // 保持順序
        numbers.parallelStream()
               .forEachOrdered(System.out::println);
        // 線程安全
        List<Integer> safeResult = IntStream.rangeClosed(1, 1000)
                                            .parallel()
                                            .boxed()
                                            .collect(Collectors.toList());
        System.out.println("結(jié)果大小: " + safeResult.size());
    }
}

希望這篇文章能幫助你更好地理解和使用 Java 的并行流！如果有任何問題，歡迎在評論區(qū)討論！

到此這篇關于Java Stream 并行流簡介、使用與注意事項小結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關Java Stream 并行流內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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