Java 8新特性探究(3)：解开lambda最强作用的神秘面纱

文章源自：http://developer.51cto.com/art/201404/435591.htm

 

1.关于JSR335

JSR是Java Specification Requests的缩写，意思是Java 规范请求,Java 8 版本的主要改进是 Lambda 项目（JSR 335），其目的是使 Java 更易于为多核处理器编写代码。JSR 335=lambda表达式+接口改进（默认方法）+批量数据操作。加上前面两篇，我们已是完整的学习了JSR335的相关内容了。

2.外部VS内部迭代

以前Java集合是不能够表达内部迭代的，而只提供了一种外部迭代的方式，也就是for或者while循环。

 

List persons = asList(new Person("Joe"), new Person("Jim"), new Person("John"));  
for (Person p :  persons) {  
   p.setLastName("Doe");  
} 

 

上面的例子是我们以前的做法，也就是所谓的外部迭代，循环是固定的顺序循环。在现在多核的时代，如果我们想并行循环，不得不修改以上代码。效率能有多大提升还说定，且会带来一定的风险（线程安全问题等等）。 
要描述内部迭代，我们需要用到Lambda这样的类库,下面利用lambda和Collection.forEach重写上面的循环

 

persons.forEach(p->p.setLastName("Doe"));

 

现在是由jdk 库来控制循环了，我们不需要关心last name是怎么被设置到每一个person对象里面去的，库可以根据运行环境来决定怎么做，并行，乱序或者懒加载方式。这就是内部迭代，客户端将行为p.setLastName当做数据传入api里面。 

内部迭代其实和集合的批量操作并没有密切的联系，借助它我们感受到语法表达上的变化。真正有意思的和批量操作相关的是新的流（stream）API。新的java.util.stream包已经添加进JDK 8了。

3.Stream API

流（Stream）仅仅代表着数据流，并没有数据结构，所以他遍历完一次之后便再也无法遍历（这点在编程时候需要注意，不像Collection，遍历多少次里面都还有数据），它的来源可以是Collection、array、io等等。

3.1中间与终点方法

流作用是提供了一种操作大数据接口，让数据操作更容易和更快。它具有过滤、映射以及减少遍历数等方法，这些方法分两种：中间方法和终端方法，“流”抽象天生就该是持续的，中间方法永远返回的是Stream，因此如果我们要获取最终结果的话，必须使用终点操作才能收集流产生的最终结果。区分这两个方法是看他的返回值，如果是Stream则是中间方法，否则是终点方法。具体请参照Stream的api。
简单介绍下几个中间方法（filter、map）以及终点方法（collect、sum）

3.1.1Filter

在数据流中实现过滤功能是首先我们可以想到的最自然的操作了。Stream接口暴露了一个filter方法，它可以接受表示操作的Predicate实现来使用定义了过滤条件的lambda表达式。

 

List persons = …  
Stream personsOver18 = persons.stream().filter(p -> p.getAge() > 18);//过滤18岁以上的人 

 

3.1.2Map

假使我们现在过滤了一些数据，比如转换对象的时候。Map操作允许我们执行一个Function的实现（Function<T,R>的泛型T,R分别表示执行输入和执行结果），它接受入参并返回。首先，让我们来看看怎样以匿名内部类的方式来描述它：

 

Stream adult= persons  
              .stream()  
              .filter(p -> p.getAge() > 18)  
              .map(new Function() {  
                  @Override 
                  public Adult apply(Person person) {  
                     return new Adult(person);//将大于18岁的人转为成年人  
                  }  
              }); 

 

现在，把上述例子转换成使用lambda表达式的写法：

 

Stream map = persons.stream()  
                    .filter(p -> p.getAge() > 18)  
                    .map(person -> new Adult(person)); 

 

 

3.1.3Count

count方法是一个流的终点方法，可使流的结果最终统计，返回int，比如我们计算一下满足18岁的总人数

 

int countOfAdult=persons.stream()  
                       .filter(p -> p.getAge() > 18)  
                       .map(person -> new Adult(person))  
                       .count(); 

 

 

3.1.4Collect

collect方法也是一个流的终点方法，可收集最终的结果

 

List adultList= persons.stream()  
                       .filter(p -> p.getAge() > 18)  
                       .map(person -> new Adult(person))  
                       .collect(Collectors.toList()); 

 

或者，如果我们想使用特定的实现类来收集结果：

 

List adultList = persons  
                 .stream()  
                 .filter(p -> p.getAge() > 18)  
                 .map(person -> new Adult(person))  
                 .collect(Collectors.toCollection(ArrayList::new)); 

 

篇幅有限，其他的中间方法和终点方法就不一一介绍了，看了上面几个例子，大家明白这两种方法的区别即可，后面可根据需求来决定使用。

3.2顺序流与并行流

每个Stream都有两种模式：顺序执行和并行执行。
顺序流：

 

List <Person> people = list.getStream.collect(Collectors.toList()); 

 

并行流：

 

List <Person> people = list.getStream.parallel().collect(Collectors.toList()); 

 

顾名思义，当使用顺序方式去遍历时，每个item读完后再读下一个item。而使用并行去遍历时，数组会被分成多个段，其中每一个都在不同的线程中处理，然后将结果一起输出。

3.2.1并行流原理：

 

List originalList = someData;  
split1 = originalList(0, mid);//将数据分小部分  
split2 = originalList(mid,end);  
new Runnable(split1.process());//小部分执行操作  
new Runnable(split2.process());  
List revisedList = split1 + split2;//将结果合并 

 

大家对hadoop有稍微了解就知道，里面的 MapReduce  本身就是用于并行处理大数据集的软件框架，其 处理大数据的核心思想就是大而化小，分配到不同机器去运行map，最终通过reduce将所有机器的结果结合起来得到一个最终结果，与MapReduce不同，Stream则是利用多核技术可将大数据通过多核并行处理，而MapReduce则可以分布式的。

3.2.2顺序与并行性能测试对比

如果是多核机器，理论上并行流则会比顺序流快上一倍，下面是测试代码

 

long t0 = System.nanoTime();  
 
//初始化一个范围100万整数流,求能被2整除的数字，toArray（）是终点方法  
 
int a[]=IntStream.range(0, 1_000_000).filter(p -> p % 2==0).toArray();  
 
long t1 = System.nanoTime();  
 
//和上面功能一样，这里是用并行流来计算  
 
int b[]=IntStream.range(0, 1_000_000).parallel().filter(p -> p % 2==0).toArray();  
 
long t2 = System.nanoTime();  
 
//我本机的结果是serial: 0.06s, parallel 0.02s，证明并行流确实比顺序流快  
 
System.out.printf("serial: %.2fs, parallel %.2fs%n", (t1 - t0) * 1e-9, (t2 - t1) * 1e-9); 

 

 

3.3关于Folk/Join框架

应用硬件的并行性在java 7就有了，那就是 java.util.concurrent 包的新增功能之一是一个 fork-join 风格的并行分解框架，同样也很强大高效，有兴趣的同学去研究，这里不详谈了，相比Stream.parallel()这种方式，我更倾向于后者。

 

4.总结

如果没有lambda，Stream用起来相当别扭，他会产生大量的匿名内部类，比如上面的3.1.2map例子，如果没有default method，集合框架更改势必会引起大量的改动，所以lambda+default method使得jdk库更加强大，以及灵活，Stream以及集合框架的改进便是最好的证明。