Stream使用心得

Stream有多种提法，例如React，反应式编程，流式编程等等。但本质上讲，都是在描述一件事情，即非阻塞函数式编程。

非阻塞式编程本质上并不是一个新概念，从计算机运行的角度来说，就有多进程、多线程的概念，进程与进程之间，线程与线程之间，均是非阻塞式运行。但不论哪种，均需要开发人员人为控制过程，且控制过程非常复杂，因此，大多数开发人员都会采用常规的编程模式进行编程。例如下面这段代码，就是我们常用的开发代码：

ObjectSaveDao objectSaveDao;List list = new ArrayList();for(inti =0;i < 100;i++) {Object o = new Object();System.out.println(i+ o.hashCode());list.add(o);objectSaveDao.save(o);}

在没有专门提出非阻塞式编程这个概念和模式之前，如果我们希望非顺序执行上面这段代码，我们通常会这样写：

ObjectSaveDao objectSaveDao;List list = new ArrayList();for(inti =0;i < 100;i++) {Object o = new Object();new Thread(newRunnable(){        public void run() {            System.out.println(i+ o.hashCode());list.add(o);objectSaveDao.save(o);}    }).start();}

通常来说，按照多线程编程的模式来说，目前的结构已经满足目标了（当然，你可以使用线程池来处理，但这并不是这里的重点）。通常来说，我们认为保存数据到数据库是最慢的操作（相比内存操作来说），所以我们才放到不同的线程中执行，但如果这里存在更多操作呢？显然我们不能在这里添加过多的线程操作，实现复杂度太高，而且构筑也异常复杂，所以通常我们在处理类似问题时，也就到此为止了。

在一般应用开发中，最容易引起程序延迟的是程序间连接，例如数据库操作、socket操作、http请求等。尤其是早期的socket请求，往往会耗费大量的请求时间、io和cpu资源。也因此，在jdk1.5以后，jdk提供了nio开发包，并且这期间也出现了特别优秀的nio框架——Netty，其核心原理即为使用选择器和通道以及缓冲区，将通信数据缓冲到一定区域，使选择器使用保持高度应用状态或者停止状态，使得cpu应用率始终维持在有效运转的状态，从而大幅提高单个应用的连接能力以及数据处理能力。

本质上讲，常用的设计模式——生产者消费者模式，也是典型的此类开发模型，即尽量减少cpu的等待开销，提升cpu的利用率。

也正是基于此类考虑，并且基于开发人员更容易的接入方式，jdk1.8推出了stream开发包（其他很多语言原生或者很早以前就已经支持了），也即是所谓的拉姆达表达式。

本文并不会重点介绍拉姆达表达式的写法，而是解释为何要采取这种方式，对应的开发原则是什么。

先来对比看两段代码。

List list =newArrayList();for(inti =0;i <100;i++) {Objecto =newObject();    list.add(o);}***for(inti =0;i <100;i++) {Objecto = list.get(i);    objectSaveDao.save(o);}

Arrays.stream(newint[100]).mapToObj(value->newObject()).forEach(o -> {    objectSaveDao.save(o);});

这两段代码很突出的表现出了一般编程模式和非阻塞函数式编程的区别。我们在这里对非阻塞和函数编程进行说明：

1、非阻塞即开发时不让执行过程形成阻塞，一部分是cpu阻塞，一部分是程序流程阻塞，提高程序运行的效率。

2、函数编程即面向函数，而非面向对象编程。通常我们可以用一句话来描述函数式编程的过程，例如上面的例子中，我们这句话可以这样描述：我们构建一个100个数字的队列，每个数字创建一个对象，把这个对象存储到数据库中。

需要注意的是，上面的例子中，非阻塞的执行是非线性的，他跟阻塞式执行的区别在于，执行保存一个对象的时候，可能另外一个对象还没有创建出来，而阻塞式执行里面，一定是先构建一个队列，再以此执行保存，而一个对象保存完成前，另外一个保存也不能执行。这是非阻塞式编程的核心理念，即不让任意数据程序执行的任意环节成为其他数据执行该环节的阻碍（程序间无依赖关系式）。这样的编程模式可以大幅提高应用响应的速度。

之所以jdk要在引入非阻塞式编程时，同时引入函数式编程的规范，是因为非阻塞式编程需要连续多个环节执行，并且执行参数传递，java的旧有模式为接口实现，接口实现在队列执行时，过于繁复，不利于代码开发，因此才必须有更简便的实现方式，也因此，函数式编程的引入也就顺理成章了（简单便捷也正是函数式语言的最大优点）。

最后再介绍一下Spring和Stream。Springboot是比较常用的web应用开发框架，一般我们使用其webmvc框架进行http应用开发（Springboot1.x版本）。而在Springboot2.X版本，spring也引入了他的Stream模式框架——spring-boot-starter-webflux，使用这个框架可以从请求的源头开始即采用Stream模式开发，最大限度提高单个应用的承载能力，其底层依赖为Reactor框架。这个框架和jdk框架根本模式是一致的，但并非继承自jdk的Stream包，所以使用时两者api并不能混用，不过Reactor框架也贴心的给出了转变为jdk stream的接口，开发者可以自由选择进行使用。

最后总结一句，stream开发的核心在于其理念而不是开发方式，即将整个业务流程转化为一个流式运行的过程，尽可能避免流式运行中某个数据节点运行成为其他数据节点运行的阻碍，尤其是该节点需要进行应用外连接时，务必通过不同api分解执行过程，将cpu损耗降到最低。并且流程不要中断，我们要尽量保证从请求进入到最终返回，整个过程在同一个流程管道中完成，不形成单点阻塞。