具有流和性能的Java 8嵌套循环

Question

为了练习Java 8流，我尝试将以下嵌套循环转换为Java 8流API。它计算a ^ b（a，b <100）的最大数字总和，并在我的Core i5
760上花费约0.135s。

public static int digitSum(BigInteger x)
{
    int sum = 0;
    for(char c: x.toString().toCharArray()) {sum+=Integer.valueOf(c+"");}
    return sum;
}

@Test public void solve()
    {
        int max = 0;
        for(int i=1;i<100;i++)
            for(int j=1;j<100;j++)
                max = Math.max(max,digitSum(BigInteger.valueOf(i).pow(j)));
        System.out.println(max);
    }

我的解决方案由于并发现象而预计会更快，实际上花了0.25s（不带的时间为0.19s parallel()）：

int max =   IntStream.range(1,100).parallel()
            .map(i -> IntStream.range(1, 100)
            .map(j->digitSum(BigInteger.valueOf(i).pow(j)))
            .max().getAsInt()).max().getAsInt();

我的问题

• 我执行转换正确吗，还是有更好的方法将嵌套循环转换为流计算？
• 为什么流变种比旧变种慢得多？
• 为什么parallel（）语句实际上将时间从0.19s增加到0.25s？

我知道微基准测试很脆弱，而并行性仅在遇到大问题时才值得，但对于CPU来说，甚至0.1s都是永恒的，对吗？

更新资料

我使用Eclipse Kepler中的Junit 4框架进行了测量（它显示了执行测试所花费的时间）。

我的a，b <1000而不是100的结果：

• 传统循环186s
• 顺序流193s
• 并行流55s

更新2 更换sum+=Integer.valueOf(c+"");用sum+= c - '0';（感谢彼得！）剃掉平行法的10整秒，使其达到45秒。没想到会有如此大的性能影响！

另外，减少并行处理的CPU核心数量（在我的例子中为4）并没有多大用处，因为它仅将时间减少到44.8s（是的，它增加了a和b =
0，但是我认为这不会影响性能很多）：

int max = IntStream.range(0, 3).parallel().
          .map(m -> IntStream.range(0,250)
          .map(i -> IntStream.range(1, 1000)
          .map(j->.digitSum(BigInteger.valueOf(250*m+i).pow(j)))
          .max().getAsInt()).max().getAsInt()).max().getAsInt();

Answer 1

我根据您的代码创建了一个快速而肮脏的微型基准测试。结果是：

循环：3192
拉姆达：3140
拉姆达平行：868

因此，循环和lambda是等效的，并且并行流显着提高了性能。由于您的基准测试方法，我怀疑您的结果不可靠。

public static void main(String[] args) {
    int sum = 0;

    //warmup
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        solve();
        solveLambda();
        solveLambdaParallel();
    }

    {
        long start = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            sum += solve();
        }
        long end = System.nanoTime();
        System.out.println("loop: " + (end - start) / 1_000_000);
    }
    {
        long start = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            sum += solveLambda();
        }
        long end = System.nanoTime();
        System.out.println("lambda: " + (end - start) / 1_000_000);
    }
    {
        long start = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            sum += solveLambdaParallel();
        }
        long end = System.nanoTime();
        System.out.println("lambda parallel : " + (end - start) / 1_000_000);
    }
    System.out.println(sum);
}

public static int digitSum(BigInteger x) {
    int sum = 0;
    for (char c : x.toString().toCharArray()) {
        sum += Integer.valueOf(c + "");
    }
    return sum;
}

public static int solve() {
    int max = 0;
    for (int i = 1; i < 100; i++) {
        for (int j = 1; j < 100; j++) {
            max = Math.max(max, digitSum(BigInteger.valueOf(i).pow(j)));
        }
    }
    return max;
}

public static int solveLambda() {
    return  IntStream.range(1, 100)
            .map(i -> IntStream.range(1, 100).map(j -> digitSum(BigInteger.valueOf(i).pow(j))).max().getAsInt())
            .max().getAsInt();
}

public static int solveLambdaParallel() {
    return  IntStream.range(1, 100)
            .parallel()
            .map(i -> IntStream.range(1, 100).map(j -> digitSum(BigInteger.valueOf(i).pow(j))).max().getAsInt())
            .max().getAsInt();
}

我也用jmh运行它，它比手动测试更可靠。结果与上面的结果一致（每个呼叫微秒）：

Benchmark                                Mode   Mean        Units
c.a.p.SO21968918.solve                   avgt   32367.592   us/op
c.a.p.SO21968918.solveLambda             avgt   31423.123   us/op
c.a.p.SO21968918.solveLambdaParallel     avgt   8125.600    us/op