java中for、foreach(增强for)和stream中foreach的性能和原理

爱被打了一巴掌 2022-05-26 13:51 143阅读 0赞

> for循环是java出生的时候就已经支持了，在jdk 1.5中开始支持 foreach 循环，foreach 在一定程度上简化了集合的遍历，但是由于场景的局限性不能完全替代 for 循环，stream是jdk 1.8中开始支持的，功能强大，效率也还行。

public static void main(String[] args) {
            List<Integer> array = new ArrayList<Integer>();
            List<Integer> link = new LinkedList<Integer>();
    
            long startTime = 0;
            long endTime = 0;
            int num = 150000;
    
            startTime=System.currentTimeMillis();
            for(int i=0; i<num; i++) {
                array.add(i);
            }
            endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("ArrayList add 花费时间: " + (endTime - startTime));
    
            startTime=System.currentTimeMillis();
            for(int i=0; i<num; i++) {
                link.add(i);
            }
            endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("LinkedList add 花费时间: " + (endTime - startTime));
    
            startTime=System.currentTimeMillis();
            for(int i=0; i<num; i++) {
                array.get(i);
            }
            endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("for 遍历  ArrayList get 花费时间: " + (endTime - startTime));
    
            startTime=System.currentTimeMillis();
            for(int i=0; i<num; i++) {
                link.get(i);
            }
            endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("for 遍历 LinkedList get 花费时间: " + (endTime - startTime));
    
            startTime=System.currentTimeMillis();
            for(int i : array) {
    //            System.out.print(i+"\r");
            }
            endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("forEach 遍历  ArrayList get 花费时间: " + (endTime - startTime));
    
            startTime=System.currentTimeMillis();
            for(int i : link) {
    //            System.out.print(i+"\r");
            }
            endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("forEach 遍历 LinkedList get 花费时间: " + (endTime - startTime));
    
            startTime=System.currentTimeMillis();
            array.stream().forEach(item -> {});
            endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("stream 遍历 LinkedList get 花费时间: " + (endTime - startTime));
    
            startTime=System.currentTimeMillis();
            link.stream().forEach(item -> {});
            endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("stream 遍历 LinkedList get 花费时间: " + (endTime - startTime));
        }

运行结果

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ArrayList：ArrayList是采用数组的形式保存对象的，这种方式将对象放在连续的内存块中，所以插入和删除时比较麻烦，当然在新增的时候遇到需要扩容也是麻烦的，查询比较方便。  
LinkList：LinkList是将对象放在独立的空间中，而且每个空间中还保存前后一个空间的索引，也就是数据结构中的链表结构，插入和删除比较方便，但是查找很麻烦，要从第一个开始遍历。

运行结果表明

*  用for循环arrayList 15万次花费时间：3毫秒;用for循环linkList 15万次花费时间：9579毫秒。
 *  用foreach循环arrayList 15万次花费时间：5毫秒;用foreach循环linkList 15万次花费时间：2毫秒。
 *  用stream中foreach循环arrayList 15万次花费时间：37毫秒。 用foreach循环linkList 15万次花费时间：3毫秒。

> 循环ArrayList时，普通for循环比foreach循环花费的时间要少一点,stream耗时明显偏大。  
> 循环LinkList时，stream和foreach循环花费的时间差不多，普通for耗时明显大了好多倍。

> for循环是通过下标来遍历获取对应的元素，ArrayList是数组结果所以下标获取很快，LinkedList是链表结构，每次通过下标去获取是都是从第一个节点开始往后查找，所以耗时多。  
> foreach循环是通过迭代器来遍历的，遍历ArrayList时需要先将数组转为对应的引用类型，因为数组没有实现Iterable接口，遍历LinkedList时直接通过顺序IO来遍历的，所以遍历耗时差不多。  
> stream循环是通过可分迭代器Spliterator来遍历，分为并行流和普通的顺序流，为了实现强大的功能必然对性能有所影响，所以并不是最快的。

### 结论 ###

1.  需要循环数组结构的数据时，建议使用普通for循环，因为for循环采用下标访问，对于数组结构的数据来说，采用下标访问稍微好点，而且还可以满足对list本身的修改。
2.  需要循环链表结构的数据时，一定不要使用普通for循环，这种做法很糟糕，数据量大的时候有可能会导致系统崩溃，foreach循环性能虽好但是无法修改list本身，可以优先考虑使用stream。

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