并行流是Java为多核处理提供的高效工具，适用于CPU密集型、大数据量、操作独立的场景；通过parallelStream()或parallel()实现并行，但需避免用于小数据集、I/O密集任务、共享可变状态及顺序敏感场景，合理选择数据源、减少装箱、必要时自定义线程池，并优先使用无状态操作和并发集合确保线程安全。
Java中的Parallel Stream，在我看来，它就是Java为了更好地拥抱多核时代而提供的一把利器。简单来说，它能让你以一种声明式、近乎透明的方式，自动地将集合数据的处理任务分配到多个CPU核心上并行执行，从而在很多计算密集型场景下显著提升性能，而你，作为开发者，无需再费心去写那些复杂的线程管理代码。它把并行化这个棘手的问题，变得触手可及。
Java 8引入Stream API之后，编程风格确实发生了不小的变化。从命令式到声明式，代码变得更简洁、更易读。而Parallel Stream，就是Stream API的并行版本。
最基本的用法，其实就那么简单：
import java.util.Arrays;import java.util.List;import java.util.stream.Collectors;public class ParallelStreamExample { public static void main(String[] args) { List numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10); // 传统Stream，串行处理 long sumSequential = numbers.stream() .mapToLong(i -> i * i) // 计算平方 .sum(); System.out.println("串行计算平方和: " + sumSequential); // 输出：385 // Parallel Stream，并行处理 long sumParallel = numbers.parallelStream() // 关键在这里，使用parallelStream() .mapToLong(i -> i * i) // 计算平方 .sum(); System.out.println("并行计算平方和: " + sumParallel); // 输出：385 // 另一个并行处理的例子：过滤并收集 List evenNumbersParallel = numbers.parallelStream() .filter(n -> n % 2 == 0) // 过滤偶数 .collect(Collectors.toList()); System.out.println("并行过滤偶数: " + evenNumbersParallel); // 输出：[2, 4, 6, 8, 10] // 你也可以在普通Stream上调用parallel()方法使其并行化 List words = Arrays.asList("hello", "world", "java", "stream", "parallel"); List upperCaseWords = words.stream() .parallel() // 在中间链中切换为并行模式 .map(String::toUpperCase) .collect(Collectors.toList()); System.out.println("并行转换为大写: " + upperCaseWords); // 输出：[HELLO, WORLD, JAVA, STREAM, PARALLEL] }}
你看，核心就是那个parallelStream()方法，或者在现有Stream上调用parallel()。它会把你的数据源（比如List）拆分成多个小块，然后将这些小块分发给默认的ForkJoinPool.commonPool()中的线程去独立处理。处理完成后，结果再合并起来。这整个过程，对我们来说，就像变魔术一样，我们只管写业务逻辑，并发的脏活累活，JVM替我们干了。
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并行流的适用场景与潜在陷阱：何时启用，何时规避？
说实话，很多人看到“并行”二字，第一反应就是“更快”，然后不分青红皂白地把所有stream()都换成parallelStream()。但经验告诉我，这往往是性能问题的开始。
在我看来，并行流并非万能药，它有自己的最佳舞台：
CPU密集型任务： 如果你的操作涉及大量的计算、转换，比如对图片进行像素处理、复杂的数据加密解密、大数据集的统计分析等，CPU是瓶颈，那么并行流能显著缩短执行时间。每个元素的操作是独立的，且耗时较长，这样并行化的收益才能抵消其带来的额外开销。数据量足够大： 并行化本身是有开销的，包括数据拆分、任务调度、结果合并等等。如果你的数据集只有几十、几百个元素，那么这些并行化的开销可能比你串行处理的时间还要长。我个人觉得，至少得是几万、几十万甚至上百万级别的数据，并行流的优势才能真正体现出来。操作独立性强： 这是并行流能发挥作用的关键。如果每个元素的操作是独立的，不依赖于其他元素，也没有共享可变状态，那么并行化就非常顺畅。
那么，什么时候应该规避并行流呢？
I/O密集型任务： 如果你的Stream操作主要涉及文件读写、网络请求、数据库查询等I/O操作，那么瓶颈往往不在CPU，而在I/O等待。你开再多的线程去等I/O，也快不了多少，反而可能因为线程切换的开销，让性能更差。数据量小： 就像我前面说的，小数据量用并行流，纯粹是给自己找麻烦，得不偿失。有共享可变状态的操作： 这是并行流最大的“坑”。如果你在并行流中修改了外部的共享变量，或者Stream操作本身就带有状态（比如forEach中修改外部List），那么很可能会遇到线程安全问题，数据不一致、甚至死锁都有可能。这时候你需要引入同步机制，但同步又会大大降低并行效率。对顺序有严格要求： 虽然并行流在某些情况下会尽量保持元素的原始顺序（比如forEachOrdered），但为了保证顺序，它会引入额外的开销，有时甚至会退化成串行执行，从而抵消并行化的好处。如果你的业务逻辑强依赖于元素的处理顺序，那么需要慎重考虑并行流。数据源不适合随机访问： ArrayList和数组因为其底层是连续内存，支持高效的随机访问，所以非常适合并行流进行拆分。而像LinkedList这种链式结构，随机访问效率低，并行流在拆分数据时会遇到困难，性能提升不明显，甚至可能更慢。
深入理解并行流的性能边界：如何优化与调优？
当你决定使用并行流后，如何才能确保它真的能发挥出最大效能，而不是“看起来很美”呢？
选择合适的数据源： 再次强调，ArrayList和普通数组是并行流的最佳搭档。它们的底层数据结构允许并行流高效地将数据拆分成多个子任务。如果你使用的是LinkedList，不妨考虑先将其转换为ArrayList再进行并行处理。
关注任务粒度： 并行化的任务不能太轻，也不能太重。如果每个任务都太轻（比如只是简单的加减法），那么并行化的调度开销就会吞噬掉计算收益。如果任务太重，导致少数几个线程处理了大部分工作，其他线程空闲，那就失去了并行的意义。理想情况是，每个子任务的计算量足够大，足以抵消线程创建、调度和结果合并的开销。
避免自动装箱/拆箱： 如果你处理的是基本数据类型（int, long, double），尽量使用IntStream, LongStream, DoubleStream。它们可以避免Integer, Long, Double等包装类的自动装箱和拆箱操作，减少不必要的对象创建和内存开销，这在大量数据处理时尤为重要。
自定义ForkJoinPool： 默认情况下，所有并行流都共享ForkJoinPool.commonPool()。这意味着，如果你的应用程序中有多个地方都在使用并行流，或者有其他任务也在使用这个公共线程池，它们之间可能会相互影响，导致性能下降。在某些特定场景下，你可以考虑创建自己的ForkJoinPool来隔离并行任务，但这也增加了管理的复杂性。
// 自定义ForkJoinPool的例子，但实际项目中要慎重使用，// 因为这会创建额外的线程资源，不当使用可能导致资源耗尽。ForkJoinPool customThreadPool = new ForkJoinPool(4); // 指定线程数try { long sum = customThreadPool.submit(() -> Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10).parallelStream() .mapToLong(i -> i * i) .sum() ).get(); System.out.println("自定义线程池计算平方和: " + sum);} catch (Exception e) { e.printStackTrace();} finally { customThreadPool.shutdown();}
基准测试而非猜测： 性能优化最忌讳的就是“我觉得”。一定要使用专业的基准测试工具，比如JMH（Java Microbenchmark Harness），来实际测量你的代码在不同并行度下的性能表现。这样你才能得到真实的数据，做出正确的决策。
并行流与线程安全：处理共享状态的挑战与策略
这是我在使用并行流时最头疼，也最需要小心的地方。并行流的强大在于它能将任务分解，并行执行，但一旦你引入了“共享可变状态”，问题就来了。
核心问题在于：当多个线程同时访问并修改同一个变量时，如果没有适当的同步机制，就会出现竞态条件，导致数据不一致。
举个例子：
import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.stream.IntStream;public class ParallelStreamSharedState { public static void main(String[] args) { List numbers = new ArrayList(); // 尝试在并行流中向非线程安全的List添加元素 IntStream.range(0, 1000) .parallel() .forEach(numbers::add); // 这里的numbers::add不是线程安全的 System.out.println("并行添加元素后的列表大小: " + numbers.size()); // 结果可能不是1000，且每次运行可能不同 }}
运行上面这段代码，你会发现numbers.size()的结果几乎不可能是1000，而且每次运行结果都可能不一样。这就是典型的线程安全问题，ArrayList的add方法在多线程环境下不是线程安全的。
那么，如何处理共享状态呢？我的建议是：尽可能避免它。
无状态操作： 这是最理想的情况。让你的Stream操作都是纯函数，不修改任何外部状态，只根据输入产生输出。map, filter, reduce等操作本身就是无状态的。
利用collect操作： Collectors类提供了大量为并行化设计的收集器，比如Collectors.toList(), Collectors.toSet(), Collectors.groupingBy()等等。这些收集器在内部会处理好并行化时的线程安全问题，通常通过将中间结果合并来实现。当你需要将并行流的结果收集到一个集合中时，优先使用它们。
// 正确的并行收集方式List safeNumbers = IntStream.range(0, 1000) .parallel() .boxed() // 将IntStream转换为Stream才能使用Collectors.toList() .collect(Collectors.toList());System.out.println("安全并行添加元素后的列表大小: " + safeNumbers.size()); // 结果是1000
不可变数据： 如果你的数据结构本身就是不可变的，那么无论多少线程同时访问，都不会有线程安全问题。这是函数式编程的一个核心思想。
使用并发集合： 如果确实无法避免共享可变状态，那么请使用Java提供的并发集合类，如ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList, ConcurrentLinkedQueue等。它们在设计时就考虑了多线程访问的安全性。但请注意，使用并发集合会带来额外的性能开销。
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;import java.util.Map;import java.util.stream.IntStream;public class ParallelStreamConcurrentMap { public static void main(String[] args) { Map concurrentMap = new ConcurrentHashMap(); IntStream.range(0, 1000) .parallel() .forEach(i -> concurrentMap.put(i, "Value" + i)); System.out.println("并行添加元素到ConcurrentHashMap后的大小: " + concurrentMap.size()); // 结果是1000 }}
同步机制： 作为最后的手段，如果上述方法都不适用，你可能需要手动引入synchronized关键字或java.util.concurrent.locks包下的锁。但这样做会极大地限制并行流的性能，因为它将并行执行的代码强制变成了串行。
总的来说，并行流是一个非常强大的工具，但它需要你对并发编程有基本的理解和敬畏之心。用得好，事半功倍；用不好，可能比串行还慢，甚至引入难以调试的并发bug。在使用前，多问自己一句：我真的需要并行化吗？我的操作是CPU密集型的吗？有共享状态吗？这些思考，往往比盲目使用更能带来实际价值。
以上就是Java中Parallel Stream的基本使用的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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