對於Java中的Loop或For-each，哪個更快
- 2022 年 8 月 16 日
- 筆記
Which is Faster For Loop or For-each in Java
對於Java中的Loop或Foreach，哪個更快
通過本文，您可以了解一些集合遍歷技巧。
Java遍歷集合有兩種方法。一個是最基本的for循環，另一個是jdk5引入的for each。通過這種方法，我們可以更方便地遍曆數組和集合。但是你有沒有想過這兩種方法？哪一個遍歷集合更有效？
for-each實現方法
For-each不是一種新語法，而是Java的語法糖(語法糖百度百科)。在編譯時，編譯器將此代碼轉換為迭代器實現，並將其編譯為位元組碼。我們可以通過執行命令javap-verbose-Testforeach反編譯以下編譯代碼：
public class TestForeach {
List<Integer> integers;
public void testForeach(){
for(Integer i : integers){
}
}
}
獲得的詳細位元組碼如下：
public void testForeach();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=3, args_size=1
0: aload_0
1: getfield #2 // Field integers:Ljava/util/List;
4: invokeinterface #3, 1 // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
9: astore_1
10: aload_1
11: invokeinterface #4, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
16: ifeq 32
19: aload_1
20: invokeinterface #5, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
25: checkcast #6 // class java/lang/Integer
28: astore_2
29: goto 10
32: return
LineNumberTable:
line 11: 0
line 13: 29
line 14: 32
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
29 0 2 i Ljava/lang/Integer;
0 33 0 this Ltest/TestForeach;
}
此位元組碼的一般含義是使用getfileld命令來獲取integers變量並且調用List.iterator來獲取迭代器實例和調用iterator.hasNext。如果返回true，調用iterator.next方法。
請看，這是迭代器遍歷集合的實現邏輯。
基準測試
現在讓我們使用for循環方法和for-each方法進行測試。
public class ForLoopTest {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
arrayList.add(i);
}
long arrayListStartTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
arrayList.get(i);
}
long arrayListCost =System.currentTimeMillis()-arrayListStartTime;
System.out.println("ArrayList for loop traversal cost: "+ arrayListCost);
long arrayListForeachStartTime = System.currentTimeMillis();
for (Integer integer : arrayList) {
}
long arrayListForeachCost =System.currentTimeMillis()-arrayListForeachStartTime;
System.out.println("ArrayList foreach traversal cost: "+ arrayListForeachCost);
這是測試結果:
如你所見，結果是顯而易見的。對於ArrayList，使用For循環方法的性能優於For each方法。
我們可以說for循環比for-each好嗎？
答案是否定的。在下一個基準測試中，我們將ArrayList更改為LinkedList。
同樣，這裡是測試結果。
原因分析
一些初學者可能想知道為什麼ArrayList使用for循環方法遍歷得更快，而LinkedList則更慢，速度也非常慢？
這由ArrayList和LinkedList數據結構決定。
ArrayList底層使用數組存儲元素。數組是連續的內存空間。數據可以通過索引獲得。時間複雜度為O（1），因此速度很快。
LinkedList的底層是一個雙向鏈表。使用for循環實現遍歷，每次都需要從鏈表的頭節點開始。時間複雜度為O（n*n）。
結論
- 使用ArrayList時，for循環方法更快，因為for-each由迭代器實現，並且需要執行並發修改驗證。
- 使用LinkedList時，for-each比for循環快得多，因為LinkedList是通過使用雙向鏈表實現的。每個尋址都需要從頭節點開始。如果我們需要遍歷LinkedList，我們需要避免使用for循環。
- 使用迭代器模式，for-each不需要關心集合的具體實現。如果需要替換集合，無需修改代碼即可輕鬆替換。
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