java集合遍歷的幾種方式總結(jié)及詳細(xì)比較
集合類(lèi)的通用遍歷方式, 用迭代器迭代:
Iterator it = list.iterator(); while(it.hasNext()) { Object obj = it.next(); }
Map遍歷方式:
1、通過(guò)獲取所有的key按照key來(lái)遍歷
//Set<Integer> set = map.keySet(); //得到所有key的集合 for (Integer in : map.keySet()) { String str = map.get(in);//得到每個(gè)key多對(duì)用value的值 }
2、通過(guò)Map.entrySet使用iterator遍歷key和value
Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator(); while (it.hasNext()) { Map.Entry<Integer, String> entry = it.next(); System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue()); }
3、通過(guò)Map.entrySet遍歷key和value,推薦,尤其是容量大時(shí)
for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) { //Map.entry<Integer,String> 映射項(xiàng)(鍵-值對(duì)) 有幾個(gè)方法:用上面的名字entry //entry.getKey() ;entry.getValue(); entry.setValue(); //map.entrySet() 返回此映射中包含的映射關(guān)系的 Set視圖。 System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue()); }
4、通過(guò)Map.values()遍歷所有的value,但不能遍歷key
for (String v : map.values()) { System.out.println("value= " + v); }
List遍歷方式:
第一種:
for(Iterator iterator = list.iterator();iterator.hasNext();){ int i = (Integer) iterator.next(); System.out.println(i); }
第二種:
Iterator iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()){ int i = (Integer) iterator.next(); System.out.println(i); }
第三種:
for (Object object : list) { System.out.println(object); }
第四種:
for(int i = 0 ;i<list.size();i++) { int j= (Integer) list.get(i); System.out.println(j); }
數(shù)據(jù)元素是怎樣在內(nèi)存中存放的?
主要有2種存儲(chǔ)方式:
1、順序存儲(chǔ),Random Access(Direct Access):
這種方式,相鄰的數(shù)據(jù)元素存放于相鄰的內(nèi)存地址中,整塊內(nèi)存地址是連續(xù)的??梢愿鶕?jù)元素的位置直接計(jì)算出內(nèi)存地址,直接進(jìn)行讀取。讀取一個(gè)特定位置元素的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。正常來(lái)說(shuō),只有基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的集合,才有這種特性。Java中以ArrayList為代表。
2、鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ),Sequential Access:
這種方式,每一個(gè)數(shù)據(jù)元素,在內(nèi)存中都不要求處于相鄰的位置,每個(gè)數(shù)據(jù)元素包含它下一個(gè)元素的內(nèi)存地址。不可以根據(jù)元素的位置直接計(jì)算出內(nèi)存地址,只能按順序讀取元素。讀取一個(gè)特定位置元素的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。主要以鏈表為代表。Java中以LinkedList為代表。
每個(gè)遍歷方法的實(shí)現(xiàn)原理是什么?
1、傳統(tǒng)的for循環(huán)遍歷,基于計(jì)數(shù)器的:
遍歷者自己在集合外部維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器,然后依次讀取每一個(gè)位置的元素,當(dāng)讀取到最后一個(gè)元素后,停止。主要就是需要按元素的位置來(lái)讀取元素。
2、迭代器遍歷,Iterator:
每一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)集合,一般都需要提供相應(yīng)的Iterator。相比于傳統(tǒng)for循環(huán),Iterator取締了顯式的遍歷計(jì)數(shù)器。所以基于順序存儲(chǔ)集合的Iterator可以直接按位置訪問(wèn)數(shù)據(jù)。而基于鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)集合的Iterator,正常的實(shí)現(xiàn),都是需要保存當(dāng)前遍歷的位置。然后根據(jù)當(dāng)前位置來(lái)向前或者向后移動(dòng)指針。
3、foreach循環(huán)遍歷:
根據(jù)反編譯的字節(jié)碼可以發(fā)現(xiàn),foreach內(nèi)部也是采用了Iterator的方式實(shí)現(xiàn),只不過(guò)Java編譯器幫我們生成了這些代碼。
各遍歷方式對(duì)于不同的存儲(chǔ)方式,性能如何?
1、傳統(tǒng)的for循環(huán)遍歷,基于計(jì)數(shù)器的:
因?yàn)槭腔谠氐奈恢?,按位置讀取。所以我們可以知道,對(duì)于順序存儲(chǔ),因?yàn)樽x取特定位置元素的平均時(shí)間復(fù)雜度是O(1),所以遍歷整個(gè)集合的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。而對(duì)于鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ),因?yàn)樽x取特定位置元素的平均時(shí)間復(fù)雜度是O(n),所以遍歷整個(gè)集合的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)(n的平方)。
ArrayList按位置讀取的代碼:直接按元素位置讀取。
transient Object[] elementData; public E get(int index) { rangeCheck(index); return elementData(index); } E elementData(int index) { return (E) elementData[index]; }
LinkedList按位置讀取的代碼:每次都需要從第0個(gè)元素開(kāi)始向后讀取。其實(shí)它內(nèi)部也做了小小的優(yōu)化。
transient int size = 0; transient Node<E> first; transient Node<E> last; public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; } Node<E> node(int index) { if (index < (size >> 1)) { //查詢(xún)位置在鏈表前半部分,從鏈表頭開(kāi)始查找 Node<E> x = first; for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else { //查詢(xún)位置在鏈表后半部分,從鏈表尾開(kāi)始查找 Node<E> x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; } }
2、迭代器遍歷,Iterator:
那么對(duì)于RandomAccess類(lèi)型的集合來(lái)說(shuō),沒(méi)有太多意義,反而因?yàn)橐恍╊~外的操作,還會(huì)增加額外的運(yùn)行時(shí)間。但是對(duì)于Sequential Access的集合來(lái)說(shuō),就有很重大的意義了,因?yàn)镮terator內(nèi)部維護(hù)了當(dāng)前遍歷的位置,所以每次遍歷,讀取下一個(gè)位置并不需要從集合的第一個(gè)元素開(kāi)始查找,只要把指針向后移一位就行了,這樣一來(lái),遍歷整個(gè)集合的時(shí)間復(fù)雜度就降低為O(n);
(這里只用LinkedList做例子)LinkedList的迭代器,內(nèi)部實(shí)現(xiàn),就是維護(hù)當(dāng)前遍歷的位置,然后操作指針移動(dòng)就可以了:
代碼:
public E next() { checkForComodification(); if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException(); lastReturned = next; next = next.next; nextIndex++; return lastReturned.item; } public E previous() { checkForComodification(); if (!hasPrevious()) throw new NoSuchElementException(); lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev; nextIndex--; return lastReturned.item; }
3、foreach循環(huán)遍歷:
分析Java字節(jié)碼可知,foreach內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理,也是通過(guò)Iterator實(shí)現(xiàn)的,只不過(guò)這個(gè)Iterator是Java編譯器幫我們生成的,所以我們不需要再手動(dòng)去編寫(xiě)。但是因?yàn)槊看味家鲱?lèi)型轉(zhuǎn)換檢查,所以花費(fèi)的時(shí)間比Iterator略長(zhǎng)。時(shí)間復(fù)雜度和Iterator一樣。
Iterator和foreach字節(jié)碼如下:
//使用Iterator的字節(jié)碼: Code: 0: new #16 // class java/util/ArrayList 3: dup 4: invokespecial #18 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V 7: astore_1 8: aload_1 9: invokeinterface #19, 1 // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator; 14: astore_2 15: goto 25 18: aload_2 19: invokeinterface #25, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object; 24: pop 25: aload_2 26: invokeinterface #31, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z 31: ifne 18 34: return //使用foreach的字節(jié)碼: Code: 0: new #16 // class java/util/ArrayList 3: dup 4: invokespecial #18 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V 7: astore_1 8: aload_1 9: invokeinterface #19, 1 // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator; 14: astore_3 15: goto 28 18: aload_3 19: invokeinterface #25, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object; 24: checkcast #31 // class loop/Model 27: astore_2 28: aload_3 29: invokeinterface #33, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z 34: ifne 18 37: return
各遍歷方式的適用于什么場(chǎng)合?
1、傳統(tǒng)的for循環(huán)遍歷,基于計(jì)數(shù)器的:
順序存儲(chǔ):讀取性能比較高。適用于遍歷順序存儲(chǔ)集合。
鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ):時(shí)間復(fù)雜度太大,不適用于遍歷鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)的集合。
2、迭代器遍歷,Iterator:
順序存儲(chǔ):如果不是太在意時(shí)間,推薦選擇此方式,畢竟代碼更加簡(jiǎn)潔,也防止了Off-By-One的問(wèn)題。
鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ):意義就重大了,平均時(shí)間復(fù)雜度降為O(n),所以推薦此種遍歷方式。
3、foreach循環(huán)遍歷:
foreach只是讓代碼更加簡(jiǎn)潔了,但是他有一些缺點(diǎn),就是遍歷過(guò)程中不能操作數(shù)據(jù)集合(刪除等),所以有些場(chǎng)合不使用。而且它本身就是基于Iterator實(shí)現(xiàn)的,但是由于類(lèi)型轉(zhuǎn)換的問(wèn)題,所以會(huì)比直接使用Iterator慢一點(diǎn),但是還好,時(shí)間復(fù)雜度都是一樣的。所以怎么選擇,參考上面兩種方式,做一個(gè)折中的選擇。
Java的最佳實(shí)踐是什么?
Java數(shù)據(jù)集合框架中,提供了一個(gè)RandomAccess接口,該接口沒(méi)有方法,只是一個(gè)標(biāo)記。通常被List接口的實(shí)現(xiàn)使用,用來(lái)標(biāo)記該List的實(shí)現(xiàn)是否支持Random Access。
一個(gè)數(shù)據(jù)集合實(shí)現(xiàn)了該接口,就意味著它支持Random Access,按位置讀取元素的平均時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。比如ArrayList。
而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)該接口的,就表示不支持Random Access。比如LinkedList。
所以看來(lái)JDK開(kāi)發(fā)者也是注意到這個(gè)問(wèn)題的,那么推薦的做法就是,如果想要遍歷一個(gè)List,那么先判斷是否支持Random Access,也就是 list instanceof RandomAccess。
比如:
if (list instanceof RandomAccess) { //使用傳統(tǒng)的for循環(huán)遍歷。 } else { //使用Iterator或者foreach。 }
以上這篇java集合遍歷的幾種方式總結(jié)及詳細(xì)比較就是小編分享給大家的全部?jī)?nèi)容了,希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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