java8 stream并发处理分批操作

该博客探讨了在大量数据查询时,使用Java8的Stream并行处理相比于传统分批查询的性能优势。通过示例代码展示了如何利用Stream进行并发查询,结果显示并行处理能显著减少总耗时。文章还提到了使用ExecutorService实现类似功能,并提供了性能比较的参考链接。

使用场景:

查询数据量很大的时候需要分批查询

在不并发操作的情况下,假设数据总量为 10万,每次查询500条数据,每次查询耗时100ms,则总耗时最少要20s,这样是相当慢的

 

使用java8的stream可以多线程查询数据

两者耗时对比如下

​
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.List;
import java.util.Objects;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;

/**
 * @desc  java8 流的方式并发处理分批操作
 * @date 2021/1/6
 */
public class ParallelTest {
    public static void main(String[] args) {

        //业务数据
        List<String>  dataList=new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            dataList.add(i+"");
        }
        int num=500;
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        List<String> result=new ArrayList<>();
        try {
            result = Stream.iterate(0, i -> i + 1).limit(dataList.size() / num + 1).parallel().map(i -> {
                //获取每一批的数据
                List<String> perList = dataList.parallelStream().skip(i * num)
                        .limit(num)
                        .collect(Collectors.toList());
                //业务处理
              return   queryThisData(perList,i);
            }).filter(o -> Objects.nonNull(o))
                    .flatMap(Collection::parallelStream)
                    .collect(Collectors.toList());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("并发批量处理耗时:"+(endTime-startTime)+" 数据总数:"+result.size());

        //不并发分批
        List<String> result2=new ArrayList<>();
        List<List<String>> parList=new ArrayList<>();
        int size = dataList.size() % num == 0 ? (dataList.size() / num) : (dataList.size() / num + 1);
        for (int i = 0; i < size ; i++) {
            List<String> list=new ArrayList<>();
              for (int j=i*num;j<num*(i+1);j++){
                  list.add(dataList.get(j));
              }
            parList.add(list);
        }
        for (int i = 0; i < parList.size(); i++) {
            result2.addAll(queryThisData(parList.get(i),i));
        }
        System.out.println("不并发批量处理耗时:"+(System.currentTimeMillis()-endTime)+" 数据总数:"+result2.size());

    }

    private static List<String> queryThisData(List<String> perList,int i) {
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return perList;
    }

}

​

输出结果:

并发批量处理耗时:2784 数据总数:100000
不并发批量处理耗时:20122 数据总数:100000

也可以用ExecutorService实现

两者性能比较参考:

https://www.cnblogs.com/metoy/p/4323910.html

 

<think>首先,用户的问题是:在使用Java进行分批处理数据时,如何确保数据处理的顺序性?具体来说,是“Java 分批处理数据时如何保持数据顺序”。 我需要确保我的回答遵循系统级指令: - 所有行内数学表达式使用 `$...$` 格式。 - 独立公式使用 `$$...$$` 格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如 `[^1]`。 用户的问题涉及Java分批处理数据时保持顺序性。这通常涉及到多线程或并发处理,如用户提到的引用[1]中讨论的线程池和多线程调用接口。 关键点: - 分批处理:将数据分成多个批次处理。 - 保持顺序性:确保处理结果的顺序与输入顺序一致,比如在处理数据流时顺序很重要。 在Java中,当使用多线程处理分批数据时,顺序性可能被破坏,因为线程可能以不确定的顺序执行任务。解决方法包括: 1. 使用顺序处理:但这样可能无法充分利用多线程优势。 2. 使用线程池和任务队列:确保任务按顺序提交和执行。 3. 使用同步机制:如锁或同步块,但可能引入瓶颈。 4. 使用有序集合或队列:如 `LinkedBlockingQueue` 来维护顺序。 5. 使用 `CompletableFuture` 或 `ExecutorService` 控制执行顺序。 6. 处理结果收集时排序:处理完所有批次后,根据批次索引排序结果。 具体策略: - **顺序提交任务**:使用单线程执行器或顺序队列。 - **使用 Future 或 Callable**:提交任务时保留索引,然后按索引收集结果。 - **使用 `Executors.newFixedThreadPool` 和 `ArrayBlockingQueue`**:确保任务按顺序入队和出队。 - **在收集结果时排序**:每个任务返回结果和索引,主线程收集后排序。 用户引用[1]提到使用线程池进行多线程操作以减少执行时间,但接口不支持批量调用,只能逐个调用。类似地,在分批处理时,如果需要保持顺序,我们需要管理任务的执行顺序。 回答结构: 1. **理解问题**:解释分批处理时顺序性挑战。 2. **解决方案**:提供几种方法来保持顺序性。 - 使用有序队列。 - 使用索引和排序。 - 使用特定线程池配置。 3. **代码示例**:给出Java代码示例。 4. **注意事项**:讨论潜在缺点,如性能权衡。 5. **生成相关问题**:在最后添加相关问题。 引用站内内容:用户提供了引用[1],是关于Java多线程处理数据以降低执行时间。我需要自然地引用它,但用户的问题是新的,所以我应该基于问题本身回答。引用[1]提到“基于Java多线程处理数据”,所以我可以在讨论多线程时引用它。 例如:在保持顺序性的同时,使用多线程可以提高效率,如引用[1]中所示。 现在,生成相关问题:根据系统指令,我需要生成相关问题。问题应该围绕Java分批处理、顺序性、多线程等。 例如: 1. Java中如何优化分批处理数据的性能? 2. 在多线程环境下,如何避免数据竞争? 3. 分批处理数据时,如何处理异常以确保数据完整性? 确保回答使用中文。 最终回答结构: - 开头:直接回答问题。 - 主体:逐步解释方法。 - 代码块:提供Java代码示例。 - 结尾:添加相关问题。</think>### Java分批处理数据时如何保持数据顺序 在使用Java进行分批处理数据时,保持数据处理顺序性是一个常见挑战,尤其是在多线程环境下(如线程池并发处理)。顺序性指确保处理后的数据输出顺序与输入顺序一致,例如处理数据流或数据库记录时。以下我将逐步解释原因、解决方案和实现方法,帮助您确保顺序性。 #### 1. **问题原因:顺序性为何会丢失** - 当数据分批后,如果使用多线程并行处理(如线程池),不同批次的处理任务可能在不同线程上以随机顺序完成,导致最终结果乱序。 - 例如,引用[1]中提到使用多线程处理接口调用以提升效率,但如果不加控制,顺序性会被破坏[^1]。 - 数学表示:假设输入数据序列为 $S = \{d_1, d_2, \dots, d_n\}$,分批后为 $B_i$,处理函数 $f$。如果并行执行,输出 $O_i = f(B_i)$ 的顺序可能不等于输入顺序 $i$。 #### 2. **核心解决方案:顺序控制机制** 保持顺序性的关键是控制任务提交、执行和结果收集的顺序。以下是几种高效方法,从简单到复杂: - **方法1: 使用单线程顺序处理** - 最简单的方式:避免多线程,用单线程执行器处理每个批次。 - 优点:顺序天然保证;缺点:无法利用多核性能,处理速度慢。 - 适用场景:数据量小或顺序性要求严格时。 - Java代码示例: ```java import java.util.List; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class SequentialBatchProcessor { public static void processBatches(List<List<Data>> batches) { ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor(); // 单线程执行器 for (List<Data> batch : batches) { executor.submit(() -> processBatch(batch)); // 顺序提交任务 } executor.shutdown(); } private static void processBatch(List<Data> batch) { // 处理逻辑,例如调用外部接口 for (Data data : batch) { // 处理每个数据项 } } } ``` - **方法2: 使用索引和结果排序** - 原理:为每个批次添加索引,提交任务时保留索引,处理完成后按索引排序结果。 - 优点:支持多线程,效率高;缺点:需要额外内存存储索引。 - 数学表示:设批次索引为 $i$,处理结果 $R_i$,最终输出按 $i$ 排序:$O = \text{sort}(R_i)$。 - Java代码示例(使用 `CompletableFuture` 和索引): ```java import java.util.List; import java.util.concurrent.CompletableFuture; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.stream.Collectors; import java.util.stream.IntStream; public class IndexedBatchProcessor { public static void processBatches(List<List<Data>> batches) { ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4); // 多线程池 // 创建带索引的任务列表 List<CompletableFuture<Result>> futures = IntStream.range(0, batches.size()) .mapToObj(i -> CompletableFuture.supplyAsync( () -> processBatch(batches.get(i), i), executor) // 传入索引 ) .collect(Collectors.toList()); // 等待所有任务完成并按索引排序 List<Result> results = futures.stream() .map(CompletableFuture::join) // 阻塞获取结果 .sorted((r1, r2) -> Integer.compare(r1.index, r2.index)) // 按索引排序 .collect(Collectors.toList()); executor.shutdown(); } private static Result processBatch(List<Data> batch, int index) { // 处理逻辑,返回结果和索引 return new Result(index, batchProcessedData); } static class Result { int index; Object data; Result(int index, Object data) { this.index = index; this.data = data; } } } ``` - **方法3: 使用有序队列(如 `LinkedBlockingQueue`)** - 原理:将任务放入有序队列,确保线程池按提交顺序执行任务。 - 优点:高效且顺序严格;缺点:队列大小需管理,避免内存溢出。 - Java代码示例(使用 `ExecutorService` 和 `LinkedBlockingQueue`): ```java import java.util.List; import java.util.concurrent.*; public class OrderedQueueProcessor { public static void processBatches(List<List<Data>> batches) { // 创建有序队列和线程池 BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>(); ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor( 4, 4, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, queue // 使用LinkedBlockingQueue ); for (List<Data> batch : batches) { executor.submit(() -> processBatch(batch)); // 任务按入队顺序执行 } executor.shutdown(); } private static void processBatch(List<Data> batch) { // 处理逻辑 } } ``` #### 3. **注意事项和优化建议** - **性能权衡**:多线程可提升速度(如引用[1]中减少任务执行时间),但顺序控制可能引入轻微开销。测试不同线程池大小以平衡。 - **异常处理**:在任务中添加 try-catch,确保一个批次失败不影响整体顺序。 - **数据完整性**:如果处理涉及数据库,使用事务或唯一约束防止数据错乱。 - **工具推荐**:对于大数据量,考虑 Apache Spark 或 Java Stream API 的 `parallelStream()`,但需手动控制分区顺序。 通过以上方法,您可以在分批处理时可靠地保持顺序性。例如,在引用[1]的场景中,如果企微接口调用需顺序处理,使用索引排序法可在多线程下保证顺序[^1]。
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