通過本文，你可以更深入的學習 Java 語言中 forEach 語法的知識，以及它和 C 語言形式的 for 循環(huán)、 Steam API 的對比。

簡介

Java 程序員經(jīng)常使用容器，比如 ArrayList 和 HashSet。Java 8 中的 lambda 語法和 steaming API 可以讓我們更方便的使用容器。大部分情況下，我們僅僅處理幾千個元素，也不會去考慮性能問題。但是，在一些極端場景下，如果我們需要遍歷上百萬個元素，性能問題就凸顯出來了。

本文將采用?JMH?計算每塊代碼的運行時間。

forEach vs. C Style vs. Stream API

遍歷是一個基本的功能。所有編程語言都提供了簡單的語法，讓程序員去遍歷容器。Steam API 以一種非常直接的形式來遍歷容器。

    public List<Integer> streamSingleThread(BenchMarkState state){
        List<Integer> result = new ArrayList<>(state.testData.size());
        state.testData.stream().forEach(item -> {
            result.add(item);
        });
        return result;
    }
    public List<Integer> streamMultiThread(BenchMarkState state){
        List<Integer> result = new ArrayList<>(state.testData.size());
        state.testData.stream().parallel().forEach(item -> {
            result.add(item);
        });
        return result;
    }

forEach 循環(huán)也很簡單：

    public List<Integer> forEach(BenchMarkState state){
      List<Integer> result = new ArrayList<>(state.testData.size());
      for(Integer item : state.testData){
        result.add(item);
      }
      return result;
    }

C 語言形式的 for 循環(huán)啰嗦一些，不過依然很緊湊：

    public List<Integer> forCStyle(BenchMarkState state){
      int size = state.testData.size();
      List<Integer> result = new ArrayList<>(size);
      for(int j = 0; j < size; j ++){
        result.add(state.testData.get(j));
      }
      return result;
    }

以下是性能報告：

Benchmark                               Mode  Cnt   Score   Error  Units
TestLoopPerformance.forCStyle           avgt  200  18.068 ± 0.074  ms/op
TestLoopPerformance.forEach             avgt  200  30.566 ± 0.165  ms/op
TestLoopPerformance.streamMultiThread   avgt  200  79.433 ± 0.747  ms/op
TestLoopPerformance.streamSingleThread  avgt  200  37.779 ± 0.485  ms/op

使用 C 語言形式的 for 循環(huán)，JVM 每次僅僅增加一個數(shù)字，然后直接從內(nèi)存里讀出數(shù)據(jù)。這使得它非常迅速。但是 forEach 就大不一樣，根據(jù)?StackOverFlow 的這篇回答，和?Oracle 的文章，JVM 需要把 forEach 轉(zhuǎn)換成一個 iterator，然后每個元素都調(diào)用一次 hasNext() 方法。這就是 forEach 比 C 語言的形式慢一些的原因。

哪一個是遍歷 Set 最高效的方法呢？

我們先定義測試數(shù)據(jù)集：

    @State(Scope.Benchmark)
    public static class BenchMarkState {
        @Setup(Level.Trial)
        public void doSetup() {
            for(int i = 0; i < 500000; i++){
                testData.add(Integer.valueOf(i));
            }
        }
        @TearDown(Level.Trial)
        public void doTearDown() {
            testData = new HashSet<>(500000);
        }
        public Set<Integer> testData = new HashSet<>(500000);
    }

Java 中的 Set 也支持 Steam API 和 forEach 循環(huán)。參考之前的測試，如果我們把 Set 轉(zhuǎn)換成 ArrayList，然后遍歷 ArrayList，或許性能會好一些？

    public List<Integer> forCStyle(BenchMarkState state){
        int size = state.testData.size();
        List<Integer> result = new ArrayList<>(size);
        Integer[] temp = (Integer[]) state.testData.toArray(new Integer[size]);
        for(int j = 0; j < size; j ++){
            result.add(temp[j]);
        }
        return result;
    }

如果把 iterator 和 C 語言形式結(jié)合起來呢？

    public List<Integer> forCStyleWithIteration(BenchMarkState state){
        int size = state.testData.size();
        List<Integer> result = new ArrayList<>(size);
        Iterator<Integer> iteration = state.testData.iterator();
            for(int j = 0; j < size; j ++){
            	result.add(iteration.next());
            }
        return result;
    }

或者，簡單的遍歷怎么樣？

    public List<Integer> forEach(BenchMarkState state){
        List<Integer> result = new ArrayList<>(state.testData.size());
        for(Integer item : state.testData) {
            result.add(item);
        }
        return result;
    }

這個主意不錯，不過它的效率也不高，因為初始化一個新的 ArrayList 同樣需要消耗資源。

Benchmark                                   Mode  Cnt  Score   Error  Units
TestLoopPerformance.forCStyle               avgt  200  6.013 ± 0.108  ms/op
TestLoopPerformance.forCStyleWithIteration  avgt  200  4.281 ± 0.049  ms/op
TestLoopPerformance.forEach                 avgt  200  4.498 ± 0.026  ms/op

HashMap (使用 HashMap<E,Object> 的 HashSet) 不是為遍歷所有元素設計的。遍歷一個 HashMap 最快的方法是把 Iterator 和 C 語言形式結(jié)合起來，這樣 JVM 就不會去調(diào)用 hasNext()。

結(jié)論

Foreach 和 Steam API 用來處理集合是很方便的。你可以更快的寫代碼。不過，如果你的系統(tǒng)很穩(wěn)定，性能是一個主要的考量，你應該考慮一下重寫你的循環(huán)。

 

原文鏈接： dzone 翻譯： ImportNew.com - yizhe
譯文鏈接： http://www.importnew.com/29465.html
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