StreamAPIを使ってリストの要素に順序よくアクセスするには

Question

###実現したいこと

Javaの学習中に疑問に思ったことがあります。

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 1, 2, 3, 4, 5, 6);
list.parallelStream().filter(v -> v > 3).forEach(System.out::println);

のようにforEachを使うと順序が無視されます。
StreamAPIをつかって（for文を使わず）リストの要素に順序良くアクセスすることはできないのでしょうか。

Answer 1

forEachを使うと順序が無視されます。

Stream APIの仕様通りの挙動です。処理順序が重要な場合にはforEachメソッドを使ってはいけません。

この操作の動作は明らかに非決定論的です。並列ストリーム・パイプラインの場合、この操作は、ストリームの検出順序を考慮することを保証しません。保証すると並列性のメリットが犠牲になるからです。与えられた任意の要素に対し、ライブラリが選択した任意のタイミングで任意のスレッド内でアクションが実行される可能性があります。アクションが共有状態にアクセスする場合、必要な同期を提供する責任はアクションにあります。

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データの順序を維持した終端処理を行いたければ、forEachOrderedメソッドを使ってください。順序性の維持は、（逐次ストリームは当然ながら）並列ストリームであっても正しく維持されます。

list.parallelStream().filter(v -> v > 3).forEachOrdered(System.out::println);

この場合、ストリームパイプラインの中間操作filter(v -> v > 3)は並列に処理されますが、終端処理forEachOrdered(System.out::println)は元データの順序性を維持して逐次実行されます。

Comments

[zoemond]

質問の意図をくみ取って答えていただきありがとうございます。
よくわかりました。

わかりずらい質問をしてしまい申し訳ありませんでした。

Answer 2

順序を保証するための対策は、yohhoyさんの回答が適切だと思います。
そちらを参照してください。

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Collection#parallelStreamを使っているからです。
parallelStreamでは 並列ストリーム が作られるので、複数スレッドに分割されて実行され、終わった順に結果が出力されます。

Collection#streamの方を使えば、
つまりlist.stream()とすれば、並列でないストリームが作られるので、順番通りに結果が出力されます。

参考リンク：

Collection.parallelStream - Java SE 8 API ドキュメント
https://docs.oracle.com/javase/jp/8/docs/api/java/util/Collection.html#parallelStream--

Comments

[yohhoy]

厳密には「並列ストリームであること」は、この挙動の直接要因ではありません。回答を参照ください。

逐次ストリームへの変更により期待する動作が得られることは否定しませんが、あくまで副次的な効果と解釈すべきだと思います。この対処では中間操作が並列処理されなくなるので、並列度が制限されてしまいます。

[argius]

> 厳密には「並列ストリームであること」は、この挙動の直接要因ではありません。回答を参照ください。

これについてはおっしゃる通りです。
forEachOrderedのことに気づけませんでした。

ただ、使用者が気づくことなく並列処理を行うという点では
常にCollection#parallelStreamを使う（常に並列化する）べきかというと
そうではないかとも思います。

[yohhoy]

この辺りは志向の問題だと思いますが、ソースコードには操作のセマンティクスを明記すべきだと考えます（私は）。

たとえそれが逐次ストリームであっても、順序性が重要なケースではforEachOrderedを使うべきという主張です。（必ずしも全員から賛同が得られるとは思っていませんがw）

[argius]

> 順序性が重要なケースではforEachOrderedを使うべきという主張です。

そちらについては異論がありません。
正直、あまり考えずに使っていましたので、気づかされました。
ありがとうございます。

質問文では、初心者マークつきで、
かつ逐次処理か並列処理であるかという点に全く触れられていないので、
その点が気になっています。

[zoemond]

すみません。質問の仕方がとても下手でした。

「順序良くアクセス」というのは、並列処理の恩恵を受けつつ、順番よく表示したいという意味でした。
これからは答えていただける方にわかりやすい質問をよりいっそう心がけます。

また、コメントの会話も興味深く読ませていただきました。
理解が深まったと思います。
回答していただきましてありがとうございました。

[argius]

私の方こそ深読みをしてしまったようですみません。

Answer 3

「list.stream().filter(// 以下略」ではだめですか？

Comments

[zoemond]

すみません。質問の仕方がとても下手でした。

「順序良くアクセス」というのは、並列処理の恩恵を受けつつ、順番よく表示したいという意味でした。
これからは答えていただける方にわかりやすい質問をよりいっそう心がけます。