Java8 Streams: гарантирование порядка обработки элементов

Быстрый ответ

Для обеспечения порядка обработки в потоках Java 8 необходимо использовать последовательные потоки (sequential streams), полученные от упорядоченных коллекций, например List, вызвав у них метод stream(). Параллельные потоки (parallel streams) могут изменить порядок элементов в силу принципа своей работы. Рассмотрите следующий пример:

List<String> orderedList = Arrays.asList("1", "2", "3");
orderedList.stream()
           .forEach(System.out::println); // Выведет 1, 2, 3 в заданном порядке

Последовательный поток сохраняет порядок исходной коллекции, что нередко бывает необходимо при выполнении зависимых операций.

Гарантирование порядка: разбор кода

Сохранение порядка: forEachOrdered

Если важность порядка превосходит необходимость в быстродействии, используйте метод forEachOrdered() вместо forEach:

Stream<String> lineStream = Files.lines(Paths.get("file.txt"));
lineStream.forEachOrdered(System.out::println); // Выводит строки из файла в оригинальном порядке

Подробнее об этом расскажет наш спикер на видео

Трансформация и преобразование

Оперативные функции вроде map поддерживают порядок в последовательных потоках:

orderedList.stream()
           .map(s -> "Number " + s)
           .forEachOrdered(System.out::println); // Выведет строку "Number " + число последовательно для каждого числа в списке

Пропуск и ограничение

Операции skip и limit не нарушают порядок элементов:

orderedList.stream()
           .skip(1)
           .limit(2)
           .forEach(System.out::println); // Пропустит первый элемент и выведет второй и третий

Внимание: sorted

Функция sorted обеспечивает сортировку элементов, но это может привести к изменению их исходного порядка в соответствии с установленной сортировкой.

Эффективность обработки с неупорядоченными потоками

Когда порядок обработки элементов не важен, функция unordered() может увеличить эффективность параллельных вычислений:

unorderedList.parallelStream()
             .unordered()
             .forEach(System.out::println); // Выведет элементы в случайном порядке

Такой подход позволяет JVM оптимизировать процесс обработки.

Визуализация

Считайте Java 8 streams как поезда, движущиеся по железнодорожным путям:

🛤️ Упорядоченный поток: [🚂1️⃣, 2️⃣, 3️⃣, 4️⃣] // Поезд следует по пути по порядку
🛤️ Неупорядоченный поток: [🚆?, ?, ?, ?] // Элементы могут поступать в любом порядке

Для сохранения упорядоченности:

• Применяйте sorted() и forEachOrdered().

Основной маршрут: 🛤️ [🚂1️⃣ -> 2️⃣ -> 3️⃣ -> 4️⃣]
                 – `forEachOrdered()` сохраняет порядок вашего списка

Для параллельной обработки:

• Используйте параллельность, чтобы эффективно обрабатывать элементы.

Развязка: 🚦 [🚂🔀----------]
            – `.sequential()` распределяет элементы сообразно порядку

Ключевые моменты работы с потоками

Создание упорядоченной последовательности: Stream.iterate

Для создания упорядоченных потоков используйте Stream.iterate:

Stream.iterate(0, n -> n + 1)
      .limit(10)
      .forEach(System.out::println); // Выведет числа от 0 до 9

В случае использования Stream.generate порядок элементов не гарантируется:

Stream.generate(Math::random)
      .limit(5)
      .forEach(System.out::println); // Порядок элементов будет случайным

Использование параллельных потоков

Параллельные потоки могут ускорить процесс выполнения, но они не гарантируют порядка выполнения операций:

List<Integer> numbers = IntStream.rangeClosed(1, 1000)
                                 .boxed()
                                 .collect(Collectors.toList());

numbers.parallelStream()
       .mapToInt(i -> heavyComputation(i))
       .boxed()
       .collect(Collectors.toList()); // Вернет отсортированный список, но порядок выполнения вычислений будет неопределен

Терминальные операции, такие как collect, сохраняют порядок элементов.

Рекомендации по работе

• Всегда изучайте документацию операций потоков относительно обработки порядка элементов.
• Используйте unordered() для ускорения параллельных операций, когда порядок обработки элементов не важен.
• Можно быть уверенным в упорядоченности потоков, созданных с помощью методов IntStream.range или Files.lines.
• Ориентируйтесь на то, что данные обычно обрабатываются с хорошей параллельностью, сохраняя порядок элементов.

Полезные материалы

1. java.util.stream (Java Platform SE 8 )
2. java – How to ensure order of processing in java8 streams? – Stack Overflow
3. Processing Data with Java SE 8 Streams, Part 1
4. Collector (Java Platform SE 8 )
5. [4. Libraries – Java 8 Lambdas [Book]](https://www.oreilly.com/library/view/java-8-lambdas/9781449370831/ch04.html)