Java Streams API中的"forEach"为什么是无序的？

Question

据我所知，在并行流中，像 findFirst、skip、limit 等方法只要流有序（默认情况下是有序的），无论并行或串行，它们的行为都保持不变。因此我想知道为什么 forEach 方法会有所不同。我思考了一下，但我就是无法理解为什么需要定义 forEachOrdered 方法，当可以让 forEach 默认有序，然后在流实例上调用 unordered 方法，就没有必要再定义新的方法了。

不幸的是，我在Java 8方面的实际经验还相当有限，因此我真的希望有人能解释一下这个架构决策的原因，最好能够用一些简单的示例/用例向我展示如果没有这样做可能会出现什么问题。

仅仅想要明确一下，我不是在问这个：forEach vs forEachOrdered in Java 8 Stream。我完全了解这些方法的工作方式和它们之间的区别。我询问的是 Oracle 做出这个架构决策的实际原因。

- Gaponenko Andrei

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这样做会牺牲并行性的好处。 - Naman

如何在“默认排序”的情况下实现“跳过”和“限制”，而不会牺牲并行性的好处？有些人可能会说他们只是遵循了POLA的方法，但坦率地说，为“forEach”设置一个异常（这总是不好的）是更令人惊讶的主观例外情况。 - Gaponenko Andrei

你为什么期望forEach按照特定的顺序执行操作呢？这并不是“for each…”这个术语所暗示的。 - Holger

我更改了标题，删除了“默认情况下”和“并行流”，因为forEach通常是无序的，它不是可以在某种程度上更改的默认值，即使顺序流今天可能无法利用此属性，但它被定义为无序操作。 - Holger

"实际原因" - 如果您有较少的限制要遵守，那么更容易实现...和"Oracle做出的决定"，那么可能（希望）Oracle知道得更好。 - user85421

Answer 1

定义一个方法forEach来保留顺序，定义一个unordered方法来打破顺序，这会使事情变得复杂; 因为unordered仅在流API内部设置一个标志，必须根据某些条件执行或强制执行标志检查。

因此，假设您要执行以下操作：

someStream()
      .unordered()
      .forEach(System.out::println)

在这种情况下，您的建议是不按任何顺序打印元素，因此在此处强制执行“unordered”。但如果我们这样做会怎样：

someSet().stream()
         .unordered()
         .forEach(System.out::println)

在这种情况下，您是否希望强制执行unordered？毕竟，流的源是一个Set，它没有顺序，所以在这种情况下，强制执行unordered是无用的；但这意味着在流的源内部进行额外的测试。这可能会变得非常棘手和复杂（顺便说一句，它已经很复杂了）。

为了使其更简单明了，定义了两种方法，它们清楚地规定了它们将要做的事情；这与例如findFirst与findAny或者Optional::isPresent和Optional::isEmpty（在java-11中添加）相当。

- Eugene

Answer 2

当你在并行处理Stream的元素时，不应该期望任何顺序保证。

整个想法是多个线程处理该流的不同元素。它们分别进行，因此处理的顺序是不可预测的。它是不确定的，也就是说是随机的。

我可以想象实现该接口的人故意给你随机顺序，以使得当使用并行流时不应该期望任何明显的顺序。

- GhostCat

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对于保留顺序的终端操作（没有会破坏顺序的中间操作），你总是会得到一个有序的输出。你所谈论的是“中间”操作的过程，而 forEach 不是其中之一。我已经多次阅读了你的答案，但我看不出它回答了提问者的问题。 - Eugene

当您在并行处理 Stream 元素时，您不应期望任何有关顺序的保证。但是，List.of(1,2,3,4).stream().parallel().collect(Collectors.toList()) 将保留相同的输出顺序，即使您正在并行处理元素。另外，“多个线程处理流的不同元素” 这一概念适用于中间阶段，而非终端阶段，而 OP 所问的是 forEach(终端操作)。我不知道……也许只是我的问题，但这最多是误导性的。 - Eugene

Answer 3

像findFirst、limit和skip这样的方法需要输入顺序，因此无论我们使用并行流还是串行流，它们的行为都不会改变。然而，forEach作为一个方法不需要任何顺序，因此它的行为是不同的。

对于并行流管道，forEach操作不能保证尊重流的遇到顺序，因为这样做将牺牲并行性的好处。

我还建议不要在并行流中使用findFirst、limit和skip，因为这会降低性能，需要为排序并行流的开销。

- Rishabh Agarwal