Java流操作融合与有状态中间操作

Question

我一直试图理解和展示Java流如何在引擎盖下实现一种类型的循环融合，从而可以将几个操作融合到一个pass中。

这里的第一个例子是：

Stream.of("The", "cat", "sat", "on", "the", "mat")
        .filter(w -> {
            System.out.println("Filtering: " + w);
            return w.length() == 3;
        })
        .map(w -> {
            System.out.println("Mapping: " + w);
            return w.toUpperCase();
        })
        .forEach(w -> System.out.println("Printing: " + w));

具有以下输出（对每一个元素的单一传递融合相当清楚）：

Filtering: The
Mapping: The
Printing: THE
Filtering: cat
Mapping: cat
Printing: CAT
Filtering: sat
Mapping: sat
Printing: SAT
Filtering: on
Filtering: the
Mapping: the
Printing: THE
Filtering: mat
Mapping: mat
Printing: MAT

Stream.of("The", "cat", "sat", "on", "the", "mat")
        .filter(w -> {
            System.out.println("Filtering: " + w);
            return w.length() == 3;
        })
        .sorted()
        .map(w -> {
            System.out.println("Mapping: " + w);
            return w.toUpperCase();
        })
        .forEach(w -> System.out.println("Printing: " + w));

Filtering: The
Filtering: cat
Filtering: sat
Filtering: on
Filtering: the
Filtering: mat
Mapping: The
Printing: THE
Mapping: cat
Printing: CAT
Mapping: mat
Printing: MAT
Mapping: sat
Printing: SAT
Mapping: the
Printing: THE

所以我的问题是，在调用distinct时，我认为因为它是一个“有状态”的中间操作，所以它不允许在（所有操作的）一次传递过程中单独处理单个元素，这是正确的吗。此外，因为sorted（）状态操作需要处理整个输入流以产生结果，所以这里不能部署融合技术，所以这就是为什么首先进行所有过滤，然后在排序之后将映射和打印操作融合在一起？如果我的假设有任何不正确的地方，请予以纠正，并请随意阐述我已经说过的内容。

此外，它如何决定是否可以将元素融合到一个单一的传递中，例如，当distinct（）操作存在时，是否只有一个标志来关闭以阻止它发生，就像当distinct（）不存在时所做的那样？

最后一个问题是，将操作融合到一次操作中的好处有时是显而易见的，例如，当与短路结合时。将filter-map-forEach或甚至filter-map-sum等操作融合在一起的主要好处是什么？

Answer 1

对无状态操作(map、filter、flatMap、peek等）进行了充分融合；我们构建一个级联consumer对象链，并将数据注入其中。每个元素都可以相互独立地操作，因此在链中永远不会有任何“卡住”的东西。（这就是Louis所说的如何实现融合的意思--我们将各个阶段组成一个大函数，并将数据提供给它。）

有状态操作（distinct,sorted,limit,等等）更复杂,它们的行为变化更大。每个有状态操作都可以选择它想要如何实现自己，因此它可以选择尽可能少的侵入性方法。例如，distince（在某些情况下）允许元素在被审查时显示出来，而sorted是一个完整的障碍。（区别在于懒惰的可能性有多大，以及他们处理无限源之类的事情的能力有多强，而下游的操作是有限的。）

诚然，有状态操作通常会破坏融合的一些好处，但不是全部（上游和下游的操作仍然可以被融合。）