为什么使用流的代码在Java9中的运行速度比Java8快得多？

Question

这是我在解决欧拉项目205题时发现的。问题如下:

彼得有九个四面（金字塔形）骰子，每个骰子的面编号为1、2、3、4。科林有六个六面（立方体）骰子，每个骰子的面编号为1、2、3、4、5、6。

彼得和科林掷骰子比较总数：总数最高的赢。如果总数相等，结果是平局。

金字塔皮特击败立方体科林的概率是多少？将答案四舍五入至小数点后七位，格式为0.abcdefg

我用Guava写了一个简单的解决方案：

import com.google.common.collect.Sets;
import com.google.common.collect.ImmutableSet;

import java.math.BigDecimal;
import java.math.RoundingMode;
import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;

public class Problem205 {
    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        List<Integer> peter = Sets.cartesianProduct(Collections.nCopies(9, ImmutableSet.of(1, 2, 3, 4)))
                .stream()
                .map(l -> l
                        .stream()
                        .mapToInt(Integer::intValue)
                        .sum())
                .collect(Collectors.toList());
        List<Integer> colin = Sets.cartesianProduct(Collections.nCopies(6, ImmutableSet.of(1, 2, 3, 4, 5, 6)))
                .stream()
                .map(l -> l
                        .stream()
                        .mapToInt(Integer::intValue)
                        .sum())
                .collect(Collectors.toList());

        long startTime2 = System.currentTimeMillis();
        // IMPORTANT BIT HERE! v
        long solutions = peter
                .stream()
                .mapToLong(p -> colin
                        .stream()
                        .filter(c -> p > c)
                        .count())
                .sum();

        // IMPORTANT BIT HERE! ^
        System.out.println("Counting solutions took " + (System.currentTimeMillis() - startTime2) + "ms");

        System.out.println("Solution: " + BigDecimal
                .valueOf(solutions)
                .divide(BigDecimal
                                .valueOf((long) Math.pow(4, 9) * (long) Math.pow(6, 6)),
                        7,
                        RoundingMode.HALF_UP));
        System.out.println("Found in: " + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
    }
}

我所强调的代码，它使用了一个简单的filter（），count（）和sum（），似乎在Java9中运行的速度比Java8快得多。具体来说，Java8在我的机器上以37465ms的速度计算解决方案。Java9在大约16000ms内完成，这与我运行用Java8编译的文件还是用Java9编译的文件是一样的。

如果我将流代码替换为看起来完全相同的预流代码：

long solutions = 0;
for (Integer p : peter) {
    long count = 0;
    for (Integer c : colin) {
        if (p > c) {
            count++;
        }
    }
    solutions += count;
}

它在大约35000ms内计算溶液，Java8和Java9之间没有可测量的差异。

我错过了什么？为什么Java 9中的streams代码要快得多，为什么< code>for循环不是这样？

我运行的是64位Ubuntu 16.04 LTS。我的Java 8版本：

java version "1.8.0_131"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_131-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.131-b11, mixed mode)

我的Java 9版本:

java version "9"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 9+181)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 9+181, mixed mode)

Answer 1

流。count（）实现在JDK8中相当愚蠢：它只是在整个流中迭代，为每个元素添加1L。

这在JDK 9中得到了修复。即使错误报告提到了SIZED流，新代码也改进了非大小流。

如果您将. count（）替换为Java8风格的实现. mapToLong（e-

当您将所有代码都放在< code>main方法中时，就无法有效地进行JIT编译。这个方法只执行一次，它开始在解释器中运行，然后，当JVM检测到一个热循环时，它从解释模式切换到动态编译模式。这称为堆栈上替换(OSR)。

OSR编译通常不如常规编译方法优化。我已经在前面详细解释过了，看看这个和这个答案。

如果您将内部循环放在单独的方法中，JIT将产生更好的代码：

    long solutions = 0;
    for (Integer p : peter) {
        solutions += countLargerThan(colin, p);
    }

    ...

    private static int countLargerThan(List<Integer> colin, int p) {
        int count = 0;
        for (Integer c : colin) {
            if (p > c) {
                count++;
            }
        }
        return count;
    }

在这种情况下，计数LargerThan方法将正常编译，并且性能将比JDK 8和JDK 9上的流更好。