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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？
nill0705
发布于 2022-9-23 15:56
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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。
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;
}
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？欢迎在评论区留言讨论。
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已于2022-9-23 15:56:38修改
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