Java 并行流性能

Question

在玩弄新的 Java 流时，我注意到一些与并行流的性能相关的奇怪现象。我使用了一个简单的程序，它从文本文件中读取单词并计算长度 > 5 的单词（测试文件有 30000 个单词）：

    String contents = new String(Files.readAllBytes(Paths.get("text.txt")));
    List<String> words = Arrays.asList(contents.split("[\\P{L}]+"));
    long startTime;
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        startTime = System.nanoTime();
        words.parallelStream().filter(w -> w.length() > 5).count();
        System.out.println("Time elapsed [PAR]: " + (System.nanoTime() - startTime));
        startTime = System.nanoTime();
        words.stream().filter(w -> w.length() > 5).count();
        System.out.println("Time elapsed [SEQ]: " + (System.nanoTime() - startTime));
        System.out.println("------------------");
    }

这会在我的机器上生成以下输出（我只提到第一次和最后 5 次循环迭代）：

Time elapsed [PAR]: 114185196
Time elapsed [SEQ]: 3222664
------------------
Time elapsed [PAR]: 569611
Time elapsed [SEQ]: 797113
------------------
Time elapsed [PAR]: 678231
Time elapsed [SEQ]: 414807
------------------
Time elapsed [PAR]: 755633
Time elapsed [SEQ]: 679085
------------------
Time elapsed [PAR]: 755633
Time elapsed [SEQ]: 393425
------------------
...
Time elapsed [PAR]: 90232
Time elapsed [SEQ]: 163785
------------------
Time elapsed [PAR]: 80396
Time elapsed [SEQ]: 154805
------------------
Time elapsed [PAR]: 83817
Time elapsed [SEQ]: 154377
------------------
Time elapsed [PAR]: 81679
Time elapsed [SEQ]: 186449
------------------
Time elapsed [PAR]: 68849
Time elapsed [SEQ]: 154804
------------------

为什么第一个处理比其他处理慢 100 倍？为什么并行流在第一次迭代中比顺序流慢，但在最后一次迭代中快两倍？为什么顺序流和并行流都会随着时间的推移变得更快？这和循环优化有关吗？

后期编辑：根据 Luigi 的建议，我使用 JUnitBenchmarks 实现了基准测试：

List<String> words = null;

@Before
public void setup() {
    try {
        String contents = new String(Files.readAllBytes(Paths.get("text.txt")));
        words = Arrays.asList(contents.split("[\\P{L}]+"));
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

@BenchmarkOptions(benchmarkRounds = 100)
@Test
public void parallelTest() {
    words.parallelStream().filter(w -> w.length() > 5).count();
}

@BenchmarkOptions(benchmarkRounds = 100)
@Test
public void sequentialTest() {
    words.stream().filter(w -> w.length() > 5).count();
}

我还将测试文件的字数提高到 300000。新结果是：

Benchmark.sequentialTest：[测量 105 轮中的 100 轮，线程数：1 （顺序）]

round：0.08 [+- 0.04]，round.block：0.00 [+- 0.00]，round.gc：0.00 [+- 0.00], GC.calls: 62, GC.time: 1.53, time.total: 8.65, time.warmup: 0.81, time.bench: 7.85

Benchmark.parallelTest：[测量 105 轮中的 100 轮，线程数：1 （顺序）]

round：0.06 [+- 0.02]，round.block：0.00 [+- 0.00]，round.gc：0.00 [+- 0.00], GC.calls: 32, GC.time: 0.79, time.total: 6.82, time.warmup: 0.39, time.bench: 6.43

所以初步结果似乎是微基准配置错误造成的……

Answer 1

Hotspot JVM 以解释模式开始执行程序，并在经过一些分析后将常用部分编译为本机代码。因此，循环的初始迭代通常很慢。