前言
通过本文你可以了解List的五种遍历方式及各自性能和foreach及Iterator的实现，加深对ArrayList和LinkedList实现的了解。下面来一起看看吧。
一、List的五种遍历方式
1、for each循环
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List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();for (Integer j : list) { // use j} |
2、显示调用集合迭代器
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List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();for (Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); iterator.hasNext();) { iterator.next();} |
或
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List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();Iterator<Integer> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) { iterator.next();} |
3、下标递增循环，终止条件为每次调用size()函数比较判断
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List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();for (int j = 0; j < list.size(); j++) { list.get(j);} |
4、下标递增循环，终止条件为和等于size()的临时变量比较判断
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List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();int size = list.size();for (int j = 0; j < size; j++) { list.get(j);} |
5、下标递减循环
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List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();for (int j = list.size() - 1; j >= 0; j--) { list.get(j);} |
List五种遍历方式的性能测试及对比
以下是性能测试代码，会输出不同数量级大小的ArrayList和LinkedList各种遍历方式所花费的时间。
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package cn.trinea.java.test;import java.text.DecimalFormat;import java.util.ArrayList;import java.util.Calendar;import java.util.Iterator;import java.util.LinkedList;import java.util.List;/** * JavaLoopTest * * @author www.trinea.cn 2013-10-28 */public class JavaLoopTest { public static void main(String[] args) { System.out.print("compare loop performance of ArrayList"); loopListCompare(getArrayLists(10000, 100000, 1000000, 9000000)); System.out.print("\r\n\r\ncompare loop performance of LinkedList"); loopListCompare(getLinkedLists(100, 1000, 10000, 100000)); } public static List<Integer>[] getArrayLists(int... sizeArray) { List<Integer>[] listArray = new ArrayList[sizeArray.length]; for (int i = 0; i < listArray.length; i++) { int size = sizeArray[i]; List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); for (int j = 0; j < size; j++) { list.add(j); } listArray[i] = list; } return listArray; } public static List<Integer>[] getLinkedLists(int... sizeArray) { List<Integer>[] listArray = new LinkedList[sizeArray.length]; for (int i = 0; i < listArray.length; i++) { int size = sizeArray[i]; List<Integer> list = new LinkedList<Integer>(); for (int j = 0; j < size; j++) { list.add(j); } listArray[i] = list; } return listArray; } public static void loopListCompare(List<Integer>... listArray) { printHeader(listArray); long startTime, endTime; // Type 1 for (int i = 0; i < listArray.length; i++) { List<Integer> list = listArray[i]; startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); for (Integer j : list) { // use j } endTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); printCostTime(i, listArray.length, "for each", endTime - startTime); } // Type 2 for (int i = 0; i < listArray.length; i++) { List<Integer> list = listArray[i]; startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); // Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); // while(iterator.hasNext()) { // iterator.next(); // } for (Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); iterator.hasNext();) { iterator.next(); } endTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); printCostTime(i, listArray.length, "for iterator", endTime - startTime); } // Type 3 for (int i = 0; i < listArray.length; i++) { List<Integer> list = listArray[i]; startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); for (int j = 0; j < list.size(); j++) { list.get(j); } endTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); printCostTime(i, listArray.length, "for list.size()", endTime - startTime); } // Type 4 for (int i = 0; i < listArray.length; i++) { List<Integer> list = listArray[i]; startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); int size = list.size(); for (int j = 0; j < size; j++) { list.get(j); } endTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); printCostTime(i, listArray.length, "for size = list.size()", endTime - startTime); } // Type 5 for (int i = 0; i < listArray.length; i++) { List<Integer> list = listArray[i]; startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); for (int j = list.size() - 1; j >= 0; j--) { list.get(j); } endTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis(); printCostTime(i, listArray.length, "for j--", endTime - startTime); } } static int FIRST_COLUMN_LENGTH = 23, OTHER_COLUMN_LENGTH = 12, TOTAL_COLUMN_LENGTH = 71; static final DecimalFormat COMMA_FORMAT = new DecimalFormat("#,###"); public static void printHeader(List<Integer>... listArray) { printRowDivider(); for (int i = 0; i < listArray.length; i++) { if (i == 0) { StringBuilder sb = new StringBuilder().append("list size"); while (sb.length() < FIRST_COLUMN_LENGTH) { sb.append(" "); } System.out.print(sb); } StringBuilder sb = new StringBuilder().append("| ").append(COMMA_FORMAT.format(listArray[i].size())); while (sb.length() < OTHER_COLUMN_LENGTH) { sb.append(" "); } System.out.print(sb); } TOTAL_COLUMN_LENGTH = FIRST_COLUMN_LENGTH + OTHER_COLUMN_LENGTH * listArray.length; printRowDivider(); } public static void printRowDivider() { System.out.println(); StringBuilder sb = new StringBuilder(); while (sb.length() < TOTAL_COLUMN_LENGTH) { sb.append("-"); } System.out.println(sb); } public static void printCostTime(int i, int size, String caseName, long costTime) { if (i == 0) { StringBuilder sb = new StringBuilder().append(caseName); while (sb.length() < FIRST_COLUMN_LENGTH) { sb.append(" "); } System.out.print(sb); } StringBuilder sb = new StringBuilder().append("| ").append(costTime).append(" ms"); while (sb.length() < OTHER_COLUMN_LENGTH) { sb.append(" "); } System.out.print(sb); if (i == size - 1) { printRowDivider(); } }} |
PS：如果运行报异常in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space，请将main函数里面list size的大小减小。
其中getArrayLists函数会返回不同size的ArrayList，getLinkedLists函数会返回不同size的LinkedList。
loopListCompare函数会分别用上面的遍历方式1-5去遍历每一个list数组(包含不同大小list)中的list。
print开头函数为输出辅助函数。
测试环境为Windows7 32位系统 3.2G双核CPU 4G内存，Java 7，Eclipse -Xms512m -Xmx512m
最终测试结果如下：
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compare loop performance of ArrayList-----------------------------------------------------------------------list size | 10,000 | 100,000 | 1,000,000 | 10,000,000-----------------------------------------------------------------------for each | 1 ms | 3 ms | 14 ms | 152 ms -----------------------------------------------------------------------for iterator | 0 ms | 1 ms | 12 ms | 114 ms -----------------------------------------------------------------------for list.size() | 1 ms | 1 ms | 13 ms | 128 ms -----------------------------------------------------------------------for size = list.size() | 0 ms | 0 ms | 6 ms | 62 ms -----------------------------------------------------------------------for j-- | 0 ms | 1 ms | 6 ms | 63 ms ----------------------------------------------------------------------- compare loop performance of LinkedList-----------------------------------------------------------------------list size | 100 | 1,000 | 10,000 | 100,000-----------------------------------------------------------------------for each | 0 ms | 1 ms | 1 ms | 2 ms -----------------------------------------------------------------------for iterator | 0 ms | 0 ms | 0 ms | 2 ms -----------------------------------------------------------------------for list.size() | 0 ms | 1 ms | 73 ms | 7972 ms -----------------------------------------------------------------------for size = list.size() | 0 ms | 0 ms | 67 ms | 8216 ms -----------------------------------------------------------------------for j-- | 0 ms | 1 ms | 67 ms | 8277 ms ----------------------------------------------------------------------- |
第一张表为ArrayList对比结果，第二张表为LinkedList对比结果。
表横向为同一遍历方式不同大小list遍历的时间消耗，纵向为同一list不同遍历方式遍历的时间消耗。
PS：由于首次遍历List会稍微多耗时一点，for each的结果稍微有点偏差，将测试代码中的几个Type顺序调换会发现，for each耗时和for iterator接近。
遍历方式性能测试结果分析
1、foreach介绍
foreach是Java SE5.0引入的功能很强的循环结构，for (Integer j : list)应读作for each int in list。
for (Integer j : list)实现几乎等价于
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Iterator<Integer> iterator = list.iterator();while(iterator.hasNext()) { Integer j = iterator.next();} |
foreach代码书写简单，不必关心下标初始值和终止值及越界等，所以不易出错
2、ArrayList遍历方式结果分析
a. 在ArrayList大小为十万之前，五种遍历方式时间消耗几乎一样
b. 在十万以后，第四、五种遍历方式快于前三种，get方式优于Iterator方式，并且
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int size = list.size();for (int j = 0; j < size; j++) { list.get(j);} |
用临时变量size取代list.size()性能更优。我们看看ArrayList中迭代器Iterator和get方法的实现
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private class Itr implements Iterator<E> { int cursor; // index of next element to return int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such int expectedModCount = modCount; public boolean hasNext() { return cursor != size; } @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { checkForComodification(); int i = cursor; if (i >= size) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1; return (E) elementData[lastRet = i]; } ……} public E get(int index) { rangeCheck(index); return elementData(index);} |
从中可以看出get和Iterator的next函数同样通过直接定位数据获取元素，只是多了几个判断而已。
c. 从上可以看出即便在千万大小的ArrayList中，几种遍历方式相差也不过50ms左右，且在常用的十万左右时间几乎相等，考虑foreach的优点，我们大可选用foreach这种简便方式进行遍历。
3、LinkedList遍历方式结果分析
a. 在LinkedList大小接近一万时，get方式和Iterator方式就已经差了差不多两个数量级，十万时Iterator方式性能已经远胜于get方式。
我们看看LinkedList中迭代器和get方法的实现
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private class ListItr implements ListIterator<E> { private Node<E> lastReturned = null; private Node<E> next; private int nextIndex; private int expectedModCount = modCount; ListItr(int index) { // assert isPositionIndex(index); next = (index == size) ? null : node(index); nextIndex = index; } public boolean hasNext() { return nextIndex < size; } public E next() { checkForComodification(); if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException(); lastReturned = next; next = next.next; nextIndex++; return lastReturned.item; } ……} public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item;} /** * Returns the (non-null) Node at the specified element index. */Node<E> node(int index) { // assert isElementIndex(index); if (index < (size >> 1)) { Node<E> x = first; for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else { Node<E> x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; }} |
从上面代码中可以看出LinkedList迭代器的next函数只是通过next指针快速得到下一个元素并返回。而get方法会从头遍历直到index下标，查找一个元素时间复杂度为哦O(n)，遍历的时间复杂度就达到了O(n2)。
所以对于LinkedList的遍历推荐使用foreach，避免使用get方式遍历。
4、ArrayList和LinkedList遍历方式结果对比分析
从上面的数量级来看，同样是foreach循环遍历，ArrayList和LinkedList时间差不多，可将本例稍作修改加大list size会发现两者基本在一个数量级上。
但ArrayList get函数直接定位获取的方式时间复杂度为O(1)，而LinkedList的get函数时间复杂度为O(n)。
再结合考虑空间消耗的话，建议首选ArrayList。对于个别插入删除非常多的可以使用LinkedList。
结论总结
通过上面的分析我们基本可以总结下：
- 无论ArrayList还是LinkedList，遍历建议使用foreach，尤其是数据量较大时LinkedList避免使用get遍历。
- List使用首选ArrayList。对于个别插入删除非常多的可以使用LinkedList。
- 可能在遍历List循环内部需要使用到下标，这时综合考虑下是使用foreach和自增count还是get方式。
总结
以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家学习或者使用Java的时候能有所帮助，如果有疑问大家可以留言交流。
