310. Java Stream API -大小特性和子大小特性流

310. Java Stream API -大小特性和子大小特性流（Sized and Subsized Streams）

在 Java 中，流的**大小特性（SIZED）和子大小特性（SUBSIZED）**在处理数据时非常重要，尤其是在使用并行流时。掌握这两个特性有助于优化并行流的性能。

✅SIZED 流

SIZED流指的是已知流中元素的数量的流。简单来说，创建流时，如果能够提前知道流中元素的数量，那么这个流就是SIZED流。

示例：

• 集合（Collection）：所有实现了Collection接口的集合类（如ArrayList、HashSet）都可以创建一个 SIZED 流，因为集合有一个size()方法，直接可以获取元素的数量。
• 无法获取大小的流：某些流（如通过Files.lines(path)或Pattern.splitAsStream(line)创建的流）不能在流创建时知道元素的数量，必须通过实际处理流的数据才能获得大小，因此它们不是 SIZED 流。

示例代码：检查一个ArrayList是否是 SIZED 流

Predicate<Stream<?>>isSized=stream->((stream.spliterator().characteristics()&Spliterator.SIZED)!=0);List<String>strings=newArrayList<>();System.out.println("ArrayList is sized? "+isSized.test(strings.stream()));

输出：

ArrayListis sized?true

这段代码演示了如何检查ArrayList创建的流是否具有SIZED特性。由于ArrayList可以在创建流时知道其大小，因此它是一个 SIZED 流。

✅SUBSIZED 流

SUBSIZED流涉及到流在并行处理时的分割方式。在并行流中，流会被分成多个部分并分配给不同的 CPU 核心进行计算。能够分割成相等大小子部分的流称为 SUBSIZED 流。

为什么有些流是 SUBSIZED 而有些不是？

• ArrayList：ArrayList内部存储元素的数组非常适合分割，可以直接将其拆分成两个大小相等的部分，因此它是SIZED且SUBSIZED的流。
• HashSet：虽然HashSet是 SIZED 流，但它的存储方式不同。由于HashSet是通过哈希算法存储元素的，无法直接知道如何将其拆分成大小相等的部分。因此，HashSet的流是 SIZED，但不是 SUBSIZED 流。

示例代码：检查HashSet是否是 SUBSIZED 流

Predicate<Stream<?>>isSubSized=stream->((stream.spliterator().characteristics()&Spliterator.SUBSIZED)!=0);Set<String>strings=newHashSet<>();System.out.println("HashSet is sized? "+isSized.test(strings.stream()));System.out.println("HashSet is subsized? "+isSubSized.test(strings.stream()));

输出：

HashSetis sized?trueHashSetis subsized?false

这段代码演示了如何检查一个HashSet创建的流是否是 SUBSIZED 流。虽然HashSet是 SIZED 流，但由于它的存储方式，无法分割成大小相等的子部分，因此它不是 SUBSIZED 流。

✅流转换对 SIZED 和 SUBSIZED 特性的影响

• 保持 SIZED 和 SUBSIZED 特性：像map()和sorted()等操作不会改变流的 SIZED 和 SUBSIZED 特性。
• 丧失 SIZED 和 SUBSIZED 特性：像filter()、distinct()和flatMap()这样的操作会丧失流的 SIZED 和 SUBSIZED 特性。

示例：映射流时保持特性

Stream<String>nonSubSizedStream=Stream.of("apple","banana","cherry");Stream<String>mappedStream=nonSubSizedStream.map(String::toUpperCase);System.out.println("Mapped stream is sized? "+isSized.test(mappedStream));// truenonSubSizedStream=Stream.of("apple","banana","cherry");mappedStream=nonSubSizedStream.map(String::toUpperCase);System.out.println("Mapped stream is subsized? "+isSubSized.test(mappedStream));// true

输出：

Mappedstream is sized?trueMappedstream is subsized?true

这段代码演示了对流进行map()操作后，流仍然保留了 SIZED 和 SUBSIZED 特性。

示例：过滤流时丧失特性

Stream<String>filteredStream=nonSubSizedStream.filter(s->s.length()>5);System.out.println("Filtered stream is sized? "+isSized.test(filteredStream));// falseSystem.out.println("Filtered stream is subsized? "+isSubSized.test(filteredStream));// false

输出：

iltered stream is sized?falseFilteredstream is subsized?false

这段代码演示了对流进行filter()操作后，丧失了 SIZED ，SUBSIZED 特性。

✅并行流的优化

对于并行流，SIZED 和 SUBSIZED 特性尤其重要。通过确保流是 SIZED 且 SUBSIZED，可以使流在并行计算时更加高效。例如，当流的子部分大小已知时，流的并行执行能够更均匀地分配计算任务，从而减少处理时间。

小结：

1. SIZED 流：知道流中元素的数量，适用于那些可以快速获取大小信息的数据源，如ArrayList、HashSet。
2. SUBSIZED 流：能够将流分割成大小相等的部分，适用于那些数据结构具有明确划分和大小的流，如ArrayList。
3. 流转换：某些流操作（如map()和sorted()）会保留 SIZED 和 SUBSIZED 特性，而其他操作（如filter()、flatMap()和distinct()）可能会丧失这些特性。
4. 并行流优化：确保流是 SIZED 和 SUBSIZED 对于并行流的性能至关重要。

掌握这两个特性及其如何影响流的处理方式，可以帮助你在 Java 流处理中更好地优化性能，尤其是在并行处理时。