Parallel Stream API

Sie sind wahrscheinlich bereits mit der Stream API, ihren Methoden und ihrer Funktionsweise vertraut (falls nicht, studieren Sie dieses Thema und kehren Sie dann zu diesem Kapitel zurück).

Ein regulärer Datenstrom ist nicht parallel, das heißt, egal wie praktisch und schön er im Code sein mag, die Verwendung der Stream API ohne die Verwendung der parallelStream()-Methode kann bei einer großen Datenmenge die Leistung erheblich beeinträchtigen.

Es gibt auch eine parallel() Methode, die nach der Umwandlung in einen Stream verwendet werden kann.

Der Unterschied besteht darin, dass parallelStream() direkt einen parallelen Stream aus der Sammlung erstellt, während parallel() einen vorhandenen seriellen Stream in einen parallelen Stream umwandelt.

Hinweis

Und vor allem müssen wir als Programmierer nichts weiter tun, als die stream()-Methode in parallelStream() zu ändern. Die Stream-API erledigt alles von selbst und optimiert unser Programm!

Beispiel: Verarbeitung einer Liste von Zahlen

Angenommen, wir haben eine Liste von Zahlen und möchten die Summe der Quadrate aller Zahlen in der Liste finden.

Main


              123456789101112131415161718192021222324252627
            
package com.example;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class Main {
  	public static void main(String[] args) {
          // Create a list of integers
          List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10);

          // Sequential stream to sum the squares of numbers
          int sumSequential = numbers.stream() // Create a sequential stream from the list
          .mapToInt(n -> n * n) // Map each number to its square
          .sum(); // Sum the squares

          // Print the result of the sequential sum
          System.out.println("Sum of squares (sequential): " + sumSequential);

          // Parallel stream to sum the squares of numbers
          int sumParallel = numbers.parallelStream() // Create a parallel stream from the list
          .mapToInt(n -> n * n) // Map each number to its square
          .sum(); // Sum the squares

          // Print the result of the parallel sum
          System.out.println("Sum of squares (parallel): " + sumParallel);
     }
}

Wie Sie sehen, haben wir einfach stream() durch parallelStream() ersetzt UND DAS IST ALLES. In diesem Beispiel wird es keinen Gewinn bringen, da in einer einsträngigen Umgebung ein Array von 10 Zeichen schneller ausgeführt wird. Denn in der Implementierung der Stream API werden viele Aktionen durchgeführt, um die Aufgabe zwischen den Threads zu verteilen.

Hinweis

Die Stream API entscheidet auch selbst, wie viele Threads sie für diese Aufgabe verwenden wird, damit sie so effizient wie möglich ist.

Wie es unter der Haube funktioniert:

1. Erstellen eines parallelen Streams: Wenn Sie parallelStream() aufrufen, erstellt Java einen parallelen Stream basierend auf der ursprünglichen Datenquelle;

2. Verwendung von ForkJoinPool (wir werden später darauf eingehen): Parallele Streams verwenden einen gemeinsamen Thread-Pool, ForkJoinPool.commonPool(), der eine Gruppe von Worker-Threads verwaltet;

3. Aufteilen: Daten in einem parallelen Thread werden mithilfe der Spliterator-Schnittstelle in Teile aufgeteilt;

4. Verarbeitung: Jeder Worker-Thread im ForkJoinPool verarbeitet seinen Teil der Daten;

5. Zusammenführen: Nach der Verarbeitung der Daten führen die Worker-Threads die Ergebnisse zusammen.

Vorteile von parallelen Streams

Erhöhte Leistung ist einer der Hauptvorteile von parallelen Threads, da sie die Aufgabenverteilung auf mehrere Threads ermöglichen, was zu einer schnelleren Verarbeitung auf Mehrkernprozessoren führt.

Darüber hinaus macht die Benutzerfreundlichkeit der parallelen Threads API die Integration in bestehenden Code einfach und eliminiert die Notwendigkeit für komplexes Thread-Management.

Außerdem ist die Skalierbarkeit ein bedeutender Vorteil, da parallele Threads sich automatisch an die Anzahl der verfügbaren Prozessorkerne anpassen und die Aufgabenausführung effizient optimieren.

1. Welche Klasse wird von parallelen Threads verwendet, um Threads zu steuern?

2. Welche Methode wird verwendet, um einen parallelen Stream zu erstellen?

3. Was macht das Spliterator-Interface im Kontext von parallelen Streams?

War alles klar?

Danke für Ihr Feedback!

Abschnitt 2. Kapitel 2