集合应用---集合遍历该如何选择

傷城~ 2022-05-31 14:39 173阅读 0赞

相信大家在工作中使用集合已经算是家常便饭了吧，而对集合进行遍历也算是必不可少的操作了。而对集合进行遍历也有多种方法，而常用的一般就是for循环和增强for循环（也叫foreach循环）。可能有些人有些迷惑，这两种循环有什么区别呢？我们该如何选择使用呢？用好了系统的性能也能得到一点点的优化哦，接下来就解开神秘的面纱。  
先来看一个需求：统计一个省的各科高考平均值，比如数学平均分数。

public static void main(String[] args) {
            //学生数量 80万
            int stuNum = 80*10000;
            //List集合，记录所有学生的分数
            List<Integer> scores = new ArrayList<Integer>(stuNum);
            //写入分数
            for (int i = 0; i < stuNum; i++) {
                scores.add(new Random().nextInt(150));
            }
            //记录开始计算时间
            long start = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("平均分是："+average(scores));
            System.out.println("执行时间："+(System.currentTimeMillis()-start)+"ms");
        }
    
        private static int average(List<Integer> list) {
            int sum = 0;
            //foreach遍历求和
            for (int i : list) {
                sum +=i;
            }
            return sum/list.size();
        }
    
    
    平均分：74
    执行时间：16ms

如果我们换成第二种：

private static int average(List<Integer> list) {
            int sum = 0;
            //for循环遍历求和
            for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                sum += list.get(i);
            }
            return sum/list.size(); 
        }
    平均分：74
    执行时间：0ms

由于第二种执行速度较快在毫秒以内所以显示0ms，可以看到性能提升了不少，当数据量更大时效果会更明显。那为什么第二种遍历会有这么高的性能提升呢？

这是因为ArrayList数组实现了RandomAccess接口（随机存取接口），这也就标志着ArrayList是一个可以随机存取的列表。在java中，RandomAccess和Cloneable、Serializable一样，都是标识性接口，不需要任何实现，只是用来表明其实现类具有某种特质的，实现了Cloneable表名可以被拷贝，实现了Serializable接口表明被序列化了，实现了RandomAccess接口表明这个类可以随机存取，对我们的ArrayList来说也就标志着其数据元素之间没有关联，即两个位置相邻的元素之间没有互相依赖和索引关系，可以随机访问和存储。所以我们说ArrayList是无序的集合。  
我们知道，java中的foreach语法是iterator（迭代器）的变形用法，也就是说上面的foreach与下面的代码等价：

for(Iterator<Integer> i = list.iterator(); i.hasNext();){ sum += i.next(); }

迭代器是23个设计模式中的一种，”提供一种方法访问一个容器对象中的各个元素，同时又无须暴露该对象的内部细节”，也就是说对于ArrayList，需要先创建一个迭代器容器，然后屏蔽内部遍历细节，对外提供hasNext、nest等方法。而ArrayList实现了RandomAccess接口，已表明元素之间本来没有关系，可是，为了使用迭代器就需要强制建立一种互相“知晓”的关系，比如上一个元素可以判断是否有下一个元素，以及下一个元素是什么等关系，这也就是通过foreach遍历耗时的原因。

java为ArrayList类加上了RandomAccess接口，就是在告诉我们，“嘿，ArrayList是随机存取的”采用下标方式遍历列表速度会更快”，那为什么不把RandomAccess加到所有的List实现类上呢？

那是因为有些List实现类不是随机存取的，而是有序存取的，比如LinkedList类，LinkedList也是一个列表，但它实现了双向链表，每个数据节点中都有三个数据项：前节点的应用（Previous Node）、本节点元素（Node Element）、后继节点的引用（Next Node）,也就是说在LinkedList中的两个元素本来就是有关联，所以对于LinkedList来说，使用foreach遍历是不是效率更高呢？

public static void main(String[] args) {
            //学生数量 80万
            int stuNum = 80*10000;
            //List集合，记录所有学生的分数
            List<Integer> scores = new LinkedList<Integer>();
            //写入分数
            for (int i = 0; i < stuNum; i++) {
                scores.add(new Random().nextInt(150));
            }
            //记录开始计算时间
            long start = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("平均分是："+average(scores));
            System.out.println("执行时间："+(System.currentTimeMillis()-start)+"ms");
        }
    
        private static int average(List<Integer> list) {
            int sum = 0;
            //foreach遍历求和
            for (int i : list) {
                sum +=i;
            }
            return sum/list.size();
        }

运行结果也是0ms，效率也非常高。我们可以将average方法重构下，以便实现不同的列表采用不同的遍历方式，代码如下：

private static int average(List<Integer> list) {
            int sum = 0;
            if(list instanceof RandomAccess){
                for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
                sum += list.get(i);
                }
            } else {
                for (int i : list) {
                    sum +=i;
                }
            }
            return sum/list.size();
        }

##### 总结：由上可知，实现RandomAccess接口的List集合采用一般的for循环遍历，而未实现这接口则采用迭代器 #####