JAVA遍歷機(jī)制的性能的比較

mudiyouyou 發(fā)布于2019-08-16 18:01 / 3347人閱讀

摘要：總結(jié)循環(huán)性能在三者的對(duì)比中總體落于下風(fēng)，而且開(kāi)銷(xiāo)遞增幅度較大。的性能在數(shù)組以及鏈表的表現(xiàn)都是最好的，應(yīng)該是的設(shè)計(jì)者優(yōu)化過(guò)了。

????本文首發(fā)于cartoon的博客
????轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處:https://cartoonyu.github.io/cartoon-blog/post/java/java%E9%81%8D%E5%8E%86%E6%9C%BA%E5%88%B6%E7%9A%84%E6%80%A7%E8%83%BD%E6%AF%94%E8%BE%83/

緣由

????近段時(shí)間在寫(xiě)leetcode的Lemonade Change時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了for循環(huán)與forEach循環(huán)的耗時(shí)是不一致的，在提交記錄上面差了一倍......
????平常開(kāi)發(fā)絕大部分業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)都需要遍歷機(jī)制的幫忙，雖說(shuō)也有注意到各數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作的性能比較，但是忽視了遍歷機(jī)制性能的差異。原本前兩天就開(kāi)始動(dòng)手寫(xiě)，拖延癥......

正文

????現(xiàn)階段我所知道JAVA遍歷機(jī)制有三種

for循環(huán)

forEach循環(huán)

Iterator循環(huán)

????JAVA數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)千千萬(wàn)，但是大部分都是對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的封裝，比較HashMap依賴于Node數(shù)組，LinkedList底層是鏈表，ArrayList對(duì)數(shù)組的再封裝......扯遠(yuǎn)了

????總結(jié)來(lái)說(shuō)，JAVA的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我覺(jué)得有兩種

數(shù)組

鏈表

????如果是加上Hash(Hash的操作與數(shù)組以及鏈表不太一致)，就是三種

????因?yàn)槠匠ｉ_(kāi)發(fā)大部分都優(yōu)先選擇包裝后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以下面我會(huì)使用

ArrayList(包裝后的數(shù)組)

LinkedList(包裝后的鏈表)

HashSet(包裝后的Hash類(lèi)型數(shù)組)

????這三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在遍歷機(jī)制不同的時(shí)候時(shí)間的差異

????可能有人對(duì)我為什么不對(duì)比HashMap呢，因?yàn)镴AVA設(shè)計(jì)中，是先實(shí)現(xiàn)了Map，再實(shí)現(xiàn)Set。如果你有閱讀過(guò)源碼就會(huì)發(fā)現(xiàn):每個(gè)Set子類(lèi)的實(shí)現(xiàn)中，都有一個(gè)序列化后的Map對(duì)應(yīng)屬性實(shí)現(xiàn)，而因?yàn)镠ash的查找時(shí)間復(fù)雜度為O(1)，得出key后查找value的時(shí)間大致是一致的，所以我不對(duì)比HashMap。

題外話

????我在閱讀《瘋狂JAVA》讀到:JAVA的設(shè)計(jì)者將Map的內(nèi)部entry數(shù)組中的value設(shè)為null進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了Set。因?yàn)槲沂且栽创a以及官方文檔為準(zhǔn)，具體我不清楚正確與否，但是因?yàn)镠ash中的key互不相同，Set中元素也互不相同，所以我認(rèn)為這個(gè)觀點(diǎn)是正確的。

????為了測(cè)試的公平性，我會(huì)采取以下的限定

每種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小都設(shè)置三種量級(jí)

100

1000

元素都采用隨機(jī)數(shù)生成

遍歷進(jìn)行操作都為輸出當(dāng)前元素的值

????注:時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)受本地環(huán)境的影響，可能測(cè)量值會(huì)出現(xiàn)變化，但是總體上比例是正確的

ArrayList的比較

代碼

public class TextArray {

    private static Random random;

    private static List list1;

    private static List list2;

    private static List list3;

    public static void execute(){
        random=new Random();
        initArray();
        testForWith10Object();
        testForEachWith10Object();
        testIteratorWith10Object();
        testForWith100Object();
        testForEachWith100Object();
        testIteratorWith100Object();
        testForWith1000Object();
        testForEachWith1000Object();
        testIteratorWith1000Object();
    }

    private static void testForWith10Object(){
        printFor(list1);
    }

    private static void testForWith100Object(){
        printFor(list2);
    }

    private static void testForWith1000Object(){
        printFor(list3);
    }

    private static void testForEachWith10Object(){
        printForeach(list1);
    }

    private static void testForEachWith100Object(){
        printForeach(list2);
    }

    private static void testForEachWith1000Object(){
        printForeach(list3);
    }

    private static void testIteratorWith10Object() {
        printIterator(list1);
    }

    private static void testIteratorWith100Object() {
        printIterator(list2);
    }

    private static void testIteratorWith1000Object() {
        printIterator(list3);
    }

    private static void printFor(List list){
        System.out.println();
        System.out.print("data:");
        long start=System.currentTimeMillis();
        for(int i=0,length=list.size();i list){
        System.out.println();
        System.out.print("data:");
        long start=System.currentTimeMillis();
        for(int temp:list){
            System.out.print(temp+" ");
        }
        System.out.println();
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("foreach for "+list.size()+":"+(end-start)+"ms");
    }

    private static void printIterator(List list){
        System.out.println();
        System.out.print("data:");
        Iterator it=list.iterator();
        long start=System.currentTimeMillis();
        while(it.hasNext()){
            System.out.print(it.next()+" ");
        }
        System.out.println();
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("iterator for "+list.size()+":"+(end-start)+"ms");
    }

    private static void initArray(){
        list1=new ArrayList<>();
        list2=new ArrayList<>();
        list3=new ArrayList<>();
        for(int i=0;i<10;i++){
            list1.add(random.nextInt());
        }
        for(int i=0;i<100;i++){
            list2.add(random.nextInt());
        }
        for(int i=0;i<1000;i++){
            list3.add(random.nextInt());
        }
    }
}

輸出(忽略對(duì)元素的輸出)

for for 10:1ms
foreach for 10:0ms
iterator for 10:2ms

for for 100:5ms
foreach for 100:4ms
iterator for 100:12ms

for for 1000:33ms
foreach for 1000:7ms
iterator for 1000:16ms

	10	100	1000
for	1ms	5ms	33ms
forEach	0ms	4ms	7ms
Iterator	2ms	12ms	16ms

結(jié)論

????for的性能最不穩(wěn)定，foreach次之，Iterator最好

使用建議

在數(shù)據(jù)量不明確的情況下(可能1w,10w或其他)，建議使用Iterator進(jìn)行遍歷

在數(shù)據(jù)量明確且量級(jí)小的時(shí)候，優(yōu)先使用foreach

需要使用索引時(shí)，使用遞增變量的開(kāi)銷(xiāo)比f(wàn)or的要小

LinkedList的比較

代碼

public class TextLinkedList {

    private static Random random;

    private static List list1;

    private static List list2;

    private static List list3;

    public static void execute(){
        random=new Random();
        initList();
        testForWith10Object();
        testForEachWith10Object();
        testIteratorWith10Object();
        testForWith100Object();
        testForEachWith100Object();
        testIteratorWith100Object();
        testForWith1000Object();
        testForEachWith1000Object();
        testIteratorWith1000Object();
    }

    private static void testForWith10Object() {
        printFor(list1);
    }

    private static void testForEachWith10Object() {
        printForeach(list1);
    }

    private static void testIteratorWith10Object() {
        printIterator(list1);
    }

    private static void testForWith100Object() {
        printFor(list2);
    }

    private static void testForEachWith100Object() {
        printForeach(list2);
    }

    private static void testIteratorWith100Object() {
        printIterator(list2);
    }

    private static void testForWith1000Object() {
        printFor(list3);
    }

    private static void testForEachWith1000Object() {
        printForeach(list3);
    }

    private static void testIteratorWith1000Object() {
        printIterator(list3);
    }

    private static void printFor(List list){
        System.out.println();
        System.out.print("data:");
        long start=System.currentTimeMillis();
        for(int i=0,size=list.size();i list){
        System.out.println();
        System.out.print("data:");
        long start=System.currentTimeMillis();
        for(int temp:list){
            System.out.print(temp+" ");
        }
        System.out.println();
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("foreach for "+list.size()+":"+(end-start)+"ms");
    }

    private static void printIterator(List list){
        System.out.println();
        System.out.print("data:");
        Iterator it=list.iterator();
        long start=System.currentTimeMillis();
        while(it.hasNext()){
            System.out.print(it.next()+" ");
        }
        System.out.println();
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("iterator for "+list.size()+":"+(end-start)+"ms");
    }


    private static void initList() {
        list1=new LinkedList<>();
        list2=new LinkedList<>();
        list3=new LinkedList<>();
        for(int i=0;i<10;i++){
            list1.add(random.nextInt());
        }
        for(int i=0;i<100;i++){
            list2.add(random.nextInt());
        }
        for(int i=0;i<1000;i++){
            list3.add(random.nextInt());
        }
    }
}

輸出(忽略對(duì)元素的輸出)

for for 10:0ms
foreach for 10:1ms
iterator for 10:0ms

for for 100:1ms
foreach for 100:0ms
iterator for 100:3ms

for for 1000:23ms
foreach for 1000:25ms
iterator for 1000:4ms

	10	100	1000
for	0ms	1ms	23ms
forEach	1ms	0ms	25ms
Iterator	0ms	3ms	4ms

結(jié)論

????foreach的性能最不穩(wěn)定，for次之，Iterator最好

使用建議

盡量使用Iterator進(jìn)行遍歷

需要使用索引時(shí)，使用遞增變量的開(kāi)銷(xiāo)比f(wàn)or的要小

HashSet的比較

????注：因Hash遍歷算法與其他類(lèi)型不一致，所以取消了for循環(huán)的比較

代碼

public class TextHash {

    private static Random random;

    private static Set set1;

    private static Set set2;

    private static Set set3;

    public static void execute(){
        random=new Random();
        initHash();
        testIteratorWith10Object();
        testForEachWith10Object();
        testIteratorWith100Object();
        testForEachWith100Object();
        testIteratorWith1000Object();
        testForEachWith1000Object();
    }

    private static void testIteratorWith10Object() {
        printIterator(set1);
    }

    private static void testForEachWith10Object() {
        printForeach(set1);
    }

    private static void testIteratorWith100Object() {
        printIterator(set2);
    }

    private static void testForEachWith100Object() {
        printForeach(set2);
    }

    private static void testIteratorWith1000Object() {
        printIterator(set3);
    }

    private static void testForEachWith1000Object() {
        printForeach(set3);
    }

    private static void initHash() {
        set1=new HashSet<>();
        set2=new HashSet<>();
        set3=new HashSet<>();
        for(int i=0;i<10;i++){
            set1.add(random.nextInt());
        }
        for(int i=0;i<100;i++){
            set2.add(random.nextInt());
        }
        for(int i=0;i<1000;i++){
            set3.add(random.nextInt());
        }
    }

    private static void printIterator(Set data){
        System.out.println();
        System.out.print("data:");
        long start=System.currentTimeMillis();
        Iterator it=data.iterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.print(it.next()+" ");
        }
        System.out.println();
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("iterator for "+data.size()+":"+(end-start)+"ms");
    }

    private static void printForeach(Set data){
        System.out.println();
        System.out.print("data:");
        long start=System.currentTimeMillis();
        for(int temp:data){
            System.out.print(temp+" ");
        }
        System.out.println();
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("foreach for "+data.size()+":"+(end-start)+"ms");
    }
}

輸出(忽略對(duì)元素的輸出)

iterator for 10:0ms
foreach for 10:0ms

iterator for 100:6ms
foreach for 100:0ms

iterator for 1000:30ms
foreach for 1000:9ms

	10	100	1000
foreach	0ms	0ms	9ms
Iterator	0ms	6ms	30ms

結(jié)論

????foreach性能遙遙領(lǐng)先于Iterator

使用建議

????以后就選foreach了，性能好，寫(xiě)起來(lái)也方便。

總結(jié)

for循環(huán)性能在三者的對(duì)比中總體落于下風(fēng)，而且開(kāi)銷(xiāo)遞增幅度較大。以后即使在需要使用索引時(shí)我寧愿使用遞增變量也不會(huì)使用for了。

Iterator的性能在數(shù)組以及鏈表的表現(xiàn)都是最好的，應(yīng)該是JAVA的設(shè)計(jì)者優(yōu)化過(guò)了。在響應(yīng)時(shí)間敏感的情況下(例如web響應(yīng))，優(yōu)先考慮。

foreach的性能屬于兩者之間，寫(xiě)法簡(jiǎn)單，時(shí)間不敏感的情況下我會(huì)盡量選用。

????以上就是我對(duì)常見(jiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)遍歷機(jī)制的一點(diǎn)比較，雖然只是很初步，但是從中我也學(xué)到了很多東西，希望你們也有所收獲。

????如果你喜歡本文章，可以收藏閱讀，如果你對(duì)我的其他文章感興趣，歡迎到我的博客查看。

列表項(xiàng)目

云服務(wù)器 GPU云服務(wù)器 java的回調(diào)機(jī)制 java比較器的 java串的比較好 java比較3個(gè)數(shù)的

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