Что такое stateful и stateless операции в Java Stream API

Что проверяют

Понимаете ли вы, что часть операций вынуждена накапливать данные, и знаете ли, чем это оборачивается для порядка и параллелизма.

Как отвечать

Без состояния (stateless): обработка элемента не зависит от других. filter, map, flatMap, peek. Такие операции проходят элементы по одному и хорошо параллелятся.

С состоянием (stateful): результат зависит от других элементов, поэтому операции нужно видеть больше одного за раз. sorted, distinct, limit, skip.

Практические следствия:

• sorted и distinct требуют полного прохода и буферизации перед тем, как выдать первый элемент. На бесконечном стриме sorted не завершится никогда;
• порядок операций меняет стоимость: sorted().limit(10) сортирует всё, limit(10).sorted() только десять. Смысл при этом разный, и подменять одно другим нельзя;
• в параллельном стриме операции с состоянием стоят дороже: distinct и sorted требуют синхронизации и объединения промежуточных результатов, а limit на упорядоченном стриме заставляет соблюдать порядок и почти лишает выигрыша.

Отдельно стоит сказать про короткое замыкание: limit, findFirst, anyMatch могут завершить конвейер, не обработав все элементы. Именно поэтому ленивость важна: без неё findFirst на миллионе элементов стоил бы как полный проход.

Где спотыкаются

Ставят sorted перед filter и сортируют лишнее.

Применяют sorted к бесконечному стриму.

Ждут ускорения от parallelStream там, где вся цепочка состоит из операций с состоянием.

Пишут distinct для объектов без корректных equals и hashCode и не понимают, почему дубли остались.