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Java 8 中并行流的使用注意事项

使用Java 8 中的并行流已经有很长一段时间，有很多时候对于集合的处理可以不再去使用多线程，而直接使用并行流，因为并行流是线程安全的。但是我发现有很多人也包括我在使用并行流的时候，并没有正确的去使用它，而导致一些问题，甚至怀疑并行流到底是不是线程安全的。

为了找到避免这个不正确用法坑，为此我写了一些并行流的示例。

错误的使用方式

这里我写了一个很常见的错误用法：

List<Integer> integers = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 1000; i++ ) {
    integers.add(i);
}

List<String> strings = new ArrayList<>();
integers.parallelStream().forEach(i -> strings.add(i.toString()));

System.out.println(strings);

输出结果：

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
    at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
    ...
Caused by: java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 823
    at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:463)
    at xin.codedream.parallel.ParallelStreamExample.lambda$main$0(ParallelStreamExample.java:18)
    ...

是的，这种错误的使用方式会导致 下标越界 或者 空指针异常 。这个时候就会有人怀疑并行流的线程安全问题。

把ArrayList换成线程安全的 CopyOnWriteArrayList 或者使用 Collections.synchronizedList() 来创建一个线程安全的集合。

使用线程安全的集合

这是使用 CopyOnWriteArrayList 的示例：

List<Integer> integers = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 1000; i++ ) {
    integers.add(i);
}

List<String> strings = new CopyOnWriteArrayList<>();
integers.parallelStream().forEach(i -> strings.add(i.toString()));

System.out.println(strings);

输出结果：

[656, 657, 658...873, 874]

值得庆幸的是这段代码并没有报错。但，我们去看看它的代码你会发现使用了 锁 :

java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList#add(E)
...
public boolean add(E e) {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    try {
        Object[] elements = getArray();
        int len = elements.length;
        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);
        newElements[len] = e;
        setArray(newElements);
        return true;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

同样使用 Collections.synchronizedList() ，也能创建线程安全的集合，同样的我们去看看它的代码：

java.util.Collections.SynchronizedList#add
...
public void add(int index, E element) {
    synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}

同样的，也是用锁。线程安全的集合的性能有一定下降，那我们来看看正确的使用方法。

并行流正确的使用方法

List<Integer> integers = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    integers.add(i);
}

List<String> strings = integers.parallelStream().collect(ArrayList::new, (arrayList, i) -> {
    arrayList.add(i.toString());
}, List::addAll);

System.out.println(strings);

输出结果：