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用了那么久的 Java For 循环,你知道哪种方式效率最高吗?
开发 前端
至于为什么在大数据量的情况下 forEach 的效率要比 for 低,我们就要看下 forEach 的原理了。forEach 其实不是一种新的语法,而是一种 Java 的语法糖。在编译时,编译器会将这段代码转换成迭代器实现,并编译成字节码,我们可以再简单的看个 case,来实际看下字节码信息。

作为程序员每天除了写很多 if else 之外,写的最多的也包含 for 循环了,都知道我们 Java 中常用的 for 循环有两种方式,一种是使用 for loop,另一种是使用 foreach,那如果问你,这两种方式哪一种效率最高,你的回答是什么呢?今天阿粉就来带你看一下。

首先我们先通过代码来实际测试一下,在计算耗时之前我们先创建一个大小集合,然后通过不断的获取集合中的内容来测试耗时。

package com.example.demo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
* <br>
* <b>Function:</b><br>
* <b>Author:</b>@author ziyou<br>
* <b>Date:</b>2022-06-26 12:22<br>
* <b>Desc:</b>无<br>
*/
public class ForTest {
public static void main(String[] args) {

//获取一个指定大小的 List 集合
List<Integer> list = getList(1000000);

// 开启 for loop 耗时计算
long startFor = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
Integer integer = list.get(i);

}
long costFor = System.currentTimeMillis() - startFor;
System.out.println("for loop cost for ArrayList:" + costFor);

// forEach 耗时计算
long forEachStartTime = System.currentTimeMillis();
for (Integer integer : list) {
}
long forEachCost = System.currentTimeMillis() - forEachStartTime;
System.out.println("foreach cost for ArrayList:" + forEachCost);

}

public static List<Integer> getList(int size) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < size; i++) {
list.add(i);
}
return list;
}

}

简单说明一下上面的带,先创建一个 List ,然后通过两种方式的遍历来计算耗时,根据集合的大小不同,我们进行运行会得到下面的一些测试数据,不同人的机器上面运行的时间会不一定,不过差距应该也不会太大。

size=

10000

100000

1000000

10000000

for loop

1

2

10

12

for each

1

3

17

34

通过上面的测试结果我们可以发现,在集合相对较小的情况下,for loop 和 foreach 两者的耗时基本上没有什么差别,当集合的数据量相对较大的时候,可以明显看的出来,for loop 的效率要比 foreach 的效率高。

至于为什么在大数据量的情况下 forEach 的效率要比 for 低,我们就要看下 forEach 的原理了。forEach 其实不是一种新的语法,而是一种 Java 的语法糖。在编译时,编译器会将这段代码转换成迭代器实现,并编译成字节码,我们可以再简单的看个 case,来实际看下字节码信息。

我们再编写一个简单的类,代码如下:

package com.example.demo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
* <br>
* <b>Function:</b><br>
* <b>Author:</b>@author ziyou<br>
* <b>Date:</b>2022-06-26 13:06<br>
* <b>Desc:</b>无<br>
*/
public class ForEachTest {
List<Integer> list;

public void main(String[] args) {
for (Integer integer : list) {

}
}


}

通过 javac ForEachTest.java 编译成 class 文件,再通过 javap -v ForEachTest 反编译,我们就会得到下面的字节码内容:

Classfile /Users/silence/Downloads/demo/src/test/java/com/example/demo/ForEachTest.class
Last modified 2022-6-26; size 643 bytes
MD5 checksum 9cf01f7c8c87c2b4d62c39d437025b7f
Compiled from "ForEachTest.java"
public class com.example.demo.ForEachTest
minor version: 0
major version: 52
flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
#1 = Methodref #8.#23 // java/lang/Object."<init>":()V
#2 = Fieldref #7.#24 // com/example/demo/ForEachTest.list:Ljava/util/List;
#3 = InterfaceMethodref #25.#26 // java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
#4 = InterfaceMethodref #27.#28 // java/util/Iterator.hasNext:()Z
#5 = InterfaceMethodref #27.#29 // java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
#6 = Class #30 // java/lang/Integer
#7 = Class #31 // com/example/demo/ForEachTest
#8 = Class #32 // java/lang/Object
#9 = Utf8 list
#10 = Utf8 Ljava/util/List;
#11 = Utf8 Signature
#12 = Utf8 Ljava/util/List<Ljava/lang/Integer;>;
#13 = Utf8 <init>
#14 = Utf8 ()V
#15 = Utf8 Code
#16 = Utf8 LineNumberTable
#17 = Utf8 main
#18 = Utf8 ([Ljava/lang/String;)V
#19 = Utf8 StackMapTable
#20 = Class #33 // java/util/Iterator
#21 = Utf8 SourceFile
#22 = Utf8 ForEachTest.java
#23 = NameAndType #13:#14 // "<init>":()V
#24 = NameAndType #9:#10 // list:Ljava/util/List;
#25 = Class #34 // java/util/List
#26 = NameAndType #35:#36 // iterator:()Ljava/util/Iterator;
#27 = Class #33 // java/util/Iterator
#28 = NameAndType #37:#38 // hasNext:()Z
#29 = NameAndType #39:#40 // next:()Ljava/lang/Object;
#30 = Utf8 java/lang/Integer
#31 = Utf8 com/example/demo/ForEachTest
#32 = Utf8 java/lang/Object
#33 = Utf8 java/util/Iterator
#34 = Utf8 java/util/List
#35 = Utf8 iterator
#36 = Utf8 ()Ljava/util/Iterator;
#37 = Utf8 hasNext
#38 = Utf8 ()Z
#39 = Utf8 next
#40 = Utf8 ()Ljava/lang/Object;
{
java.util.List<java.lang.Integer> list;
descriptor: Ljava/util/List;
flags:
Signature: #12 // Ljava/util/List<Ljava/lang/Integer;>;

public com.example.demo.ForEachTest();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
LineNumberTable:
line 13: 0

public void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=1, locals=4, args_size=2
0: aload_0
1: getfield #2 // Field list:Ljava/util/List;
4: invokeinterface #3, 1 // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
9: astore_2
10: aload_2
11: invokeinterface #4, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
16: ifeq 32
19: aload_2
20: invokeinterface #5, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
25: checkcast #6 // class java/lang/Integer
28: astore_3
29: goto 10
32: return
LineNumberTable:
line 17: 0
line 19: 29
line 20: 32
StackMapTable: number_of_entries = 2
frame_type = 252 /* append */
offset_delta = 10
locals = [ class java/util/Iterator ]
frame_type = 250 /* chop */
offset_delta = 21
}
SourceFile: "ForEachTest.java"

反编译的内容很多,不一一解释,可以看到这个字节码的一般含义是使用 getfield 命令获取变量,并调用 List.iterator 获取迭代器实例再调用 iterator.hasNext,如果返回 true,则调用 iterator.next 方法,这是迭代器遍历集合的实现逻辑。

写到这里有小伙伴就要问了,那以后遇到 List 集合我就用 for loop 了,不用 foreach了,毕竟前者的效率更好。那么接下来我们再看一个 case,这里我们把 ArrayList 换成 LinkedList,代码如下:

  public static List<Integer> getList(int size) {
List<Integer> list = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < size; i++) {
list.add(i);
}
return list;
}

size=

1000

10000

100000

for loop

27

129

7654

For each

2

2

15

从上面的数据可以很明显的看到,当在处理 LinkedList 的时候,for loop 明显就慢很多了。相信具体的原因大家也知道,ArrayList 底层是基于数组结构的,所以使用 for loop 操作起来会很快,时间复杂度是 O(1),但是 LinkedList 底层是链表结构,此时如果在想通过索引来操作数据,时间复杂度将是 O (n*n)。

所以具体使用哪种循环方式以及具体需要使用哪种数据结构,都需要根据实际的业务情况来选择,任何一种方案的存在都是合理的,你小伙你们认为呢?

责任编辑:武晓燕 来源: Java极客技术
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