310. Java Stream API -大小特性和子大小特性流（Sized and Subsized Streams）

在 Java 中，流的大小特性（SIZED）和子大小特性（SUBSIZED）在处理数据时非常重要，尤其是在使用并行流时。掌握这两个特性有助于优化并行流的性能。

✅ SIZED 流

SIZED 流指的是已知流中元素的数量的流。简单来说，创建流时，如果能够提前知道流中元素的数量，那么这个流就是 SIZED 流。

示例：

集合（Collection）：所有实现了 Collection 接口的集合类（如 ArrayList、HashSet）都可以创建一个 SIZED 流，因为集合有一个 size() 方法，直接可以获取元素的数量。
无法获取大小的流：某些流（如通过 Files.lines(path) 或 Pattern.splitAsStream(line) 创建的流）不能在流创建时知道元素的数量，必须通过实际处理流的数据才能获得大小，因此它们不是 SIZED 流。

示例代码：检查一个 `ArrayList` 是否是 SIZED 流

Predicate<Stream<?>> isSized =
        stream -> ((stream.spliterator().characteristics() & Spliterator.SIZED) != 0);

List<String> strings = new ArrayList<>();
System.out.println("ArrayList is sized? " + isSized.test(strings.stream()));

输出：

ArrayList is sized? true

这段代码演示了如何检查 ArrayList 创建的流是否具有 SIZED 特性。由于 ArrayList 可以在创建流时知道其大小，因此它是一个 SIZED 流。

✅ SUBSIZED 流

SUBSIZED 流涉及到流在并行处理时的分割方式。在并行流中，流会被分成多个部分并分配给不同的 CPU 核心进行计算。能够分割成相等大小子部分的流称为 SUBSIZED 流。

为什么有些流是 SUBSIZED 而有些不是？

ArrayList：ArrayList 内部存储元素的数组非常适合分割，可以直接将其拆分成两个大小相等的部分，因此它是 SIZED 且 SUBSIZED 的流。
HashSet：虽然 HashSet 是 SIZED 流，但它的存储方式不同。由于 HashSet 是通过哈希算法存储元素的，无法直接知道如何将其拆分成大小相等的部分。因此，HashSet 的流是 SIZED，但不是 SUBSIZED 流。

示例代码：检查 `HashSet` 是否是 SUBSIZED 流

Predicate<Stream<?>> isSubSized =
        stream -> ((stream.spliterator().characteristics() & Spliterator.SUBSIZED) != 0);

Set<String> strings = new HashSet<>();
System.out.println("HashSet is sized? " + isSized.test(strings.stream()));
System.out.println("HashSet is subsized? " + isSubSized.test(strings.stream()));

输出：

HashSet is sized? true
HashSet is subsized? false

这段代码演示了如何检查一个 HashSet 创建的流是否是 SUBSIZED 流。虽然 HashSet 是 SIZED 流，但由于它的存储方式，无法分割成大小相等的子部分，因此它不是 SUBSIZED 流。

✅ 流转换对 SIZED 和 SUBSIZED 特性的影响

保持 SIZED 和 SUBSIZED 特性：像 map() 和 sorted() 等操作不会改变流的 SIZED 和 SUBSIZED 特性。
丧失 SIZED 和 SUBSIZED 特性：像 filter()、distinct() 和 flatMap() 这样的操作会丧失流的 SIZED 和 SUBSIZED 特性。

示例：映射流时保持特性

Stream<String> nonSubSizedStream = Stream.of("apple", "banana", "cherry");
Stream<String> mappedStream = nonSubSizedStream.map(String::toUpperCase);
System.out.println("Mapped stream is sized? " + isSized.test(mappedStream));  // true

nonSubSizedStream = Stream.of("apple", "banana", "cherry");
mappedStream = nonSubSizedStream.map(String::toUpperCase);
System.out.println("Mapped stream is subsized? " + isSubSized.test(mappedStream));  // true

输出：

Mapped stream is sized? true
Mapped stream is subsized? true

这段代码演示了对流进行 map() 操作后，流仍然保留了 SIZED 和 SUBSIZED 特性。

示例：过滤流时丧失特性

Stream<String> filteredStream = nonSubSizedStream.filter(s -> s.length() > 5);
System.out.println("Filtered stream is sized? " + isSized.test(filteredStream));  // false
System.out.println("Filtered stream is subsized? " + isSubSized.test(filteredStream));  // false

输出：

iltered stream is sized? false
Filtered stream is subsized? false

这段代码演示了对流进行 filter() 操作后，丧失了 SIZED ，SUBSIZED 特性。

✅ 并行流的优化

对于并行流，SIZED 和 SUBSIZED 特性尤其重要。通过确保流是 SIZED 且 SUBSIZED，可以使流在并行计算时更加高效。例如，当流的子部分大小已知时，流的并行执行能够更均匀地分配计算任务，从而减少处理时间。

小结：

SIZED 流：知道流中元素的数量，适用于那些可以快速获取大小信息的数据源，如 ArrayList、HashSet。
SUBSIZED 流：能够将流分割成大小相等的部分，适用于那些数据结构具有明确划分和大小的流，如 ArrayList。
流转换：某些流操作（如 map() 和 sorted()）会保留 SIZED 和 SUBSIZED 特性，而其他操作（如 filter()、flatMap() 和 distinct()）可能会丧失这些特性。
并行流优化：确保流是 SIZED 和 SUBSIZED 对于并行流的性能至关重要。

掌握这两个特性及其如何影响流的处理方式，可以帮助你在 Java 流处理中更好地优化性能，尤其是在并行处理时。

310. Java Stream API -大小特性和子大小特性流