Java中Map的遍歷方法及性能測試
1. 闡述
對于Java中Map的遍歷方式，很多文章都推薦使用entrySet，認為其比keySet的效率高很多。理由是：entrySet方法一次拿到所有key和value的集合；而keySet拿到的只是key的集合，針對每個key，都要去Map中額外查找一次value，從而降低了總體效率。那么實際情況如何呢？
為了解遍歷性能的真實差距，包括在遍歷key+value、遍歷key、遍歷value等不同場景下的差異，我試著進行了一些對比測試。
2. 對比測試
一開始只進行了簡單的測試，但結果卻表明keySet的性能更好，這一點讓我很是費解，不都說entrySet明顯好于keySet嗎？為了進一步地進行驗證，于是采用了不同的測試數(shù)據(jù)進行更詳細的對比測試。
2.1 測試數(shù)據(jù)
2.1.1 HashMap測試數(shù)據(jù)
HashMap-1，大小為100萬，key和value均為String，key的值為1、2、3……1000000：
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
String key, value;
for (i = 1; i <= num; i++) {
key = "" + i;
value = "value";
map.put(key, value);
}
HashMap-2，大小為100萬，key和value均為String，key的值為50、100、150、200、……、50000000：
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
String key, value;
for (i = 1; i <= num; i++) {
key = "" + (i * 50);
value = "value";
map.put(key, value);
}
2.1.2 TreeMap測試數(shù)據(jù)
TreeMap-1，大小為100萬，key和value均為String，key的值為1、2、3……1000000：
Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>();
String key, value;
for (i = 1; i <= num; i++) {
key = "" + i;
value = "value";
map.put(key, value);
}
TreeMap-2，大小為100萬，key和value均為String，key的值為50、100、150、200、……、50000000，更離散：
Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>();
String key, value;
for (i = 1; i <= num; i++) {
key = "" + (i * 50);
value = "value";
map.put(key, value);
}
2.2 測試場景
分別使用keySet、entrySet和values的多種寫法測試三種場景：遍歷key+value、遍歷key、遍歷value的場景。
2.2.1 遍歷key+value
keySet遍歷key+value（寫法1）：
Iterator<String> iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
key = iter.next();
value = map.get(key);
}
keySet遍歷key+value（寫法2）：
for (String key : map.keySet()) {
value = map.get(key);
}
entrySet遍歷key+value（寫法1）：
Iterator<Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator();
Entry<String, String> entry;
while (iter.hasNext()) {
entry = iter.next();
key = entry.getKey();
value = entry.getValue();
}
entrySet遍歷key+value（寫法2）：
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) {
key = entry.getKey();
value = entry.getValue();
}
2.2.2 遍歷key
keySet遍歷key（寫法1）：
Iterator<String> iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
key = iter.next();
}
keySet遍歷key（寫法2）：
for (String key : map.keySet()) {
}
entrySet遍歷key（寫法1）：
Iterator<Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
key = iter.next().getKey();
}
entrySet遍歷key（寫法2）：
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) {
key = entry.getKey();
}
2.2.3 遍歷value
keySet遍歷value（寫法1）：
Iterator<String> iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
value = map.get(iter.next());
}
keySet遍歷value（寫法2）：
for (String key : map.keySet()) {
value = map.get(key);
}
entrySet遍歷value（寫法1）：
Iterator<Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
value = iter.next().getValue();
}
entrySet遍歷value（寫法2）：
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) {
value = entry.getValue();
}
values遍歷value（寫法1）：
Iterator<String> iter = map.values().iterator();
while (iter.hasNext()) {
value = iter.next();
}
values遍歷value（寫法2）：
for (String value : map.values()) {
}
2.3 測試結果
2.3.1 HashMap測試結果
|
單位：毫秒 |
HashMap-1 |
HashMap-2 |
| keySet遍歷key+value（寫法1） |
39 |
93 |
| keySet遍歷key+value（寫法2） |
38 |
87 |
| entrySet遍歷key+value（寫法1） |
43 |
86 |
| entrySet遍歷key+value（寫法2） |
43 |
85 |
|
單位：毫秒 |
HashMap-1 |
HashMap-2 |
| keySet遍歷key（寫法1） |
27 |
65 |
| keySet遍歷key（寫法2） |
26 |
64 |
| entrySet遍歷key（寫法1） |
35 |
75 |
| entrySet遍歷key（寫法2） |
34 |
74 |
|
單位：毫秒 |
HashMap-1 |
HashMap-2 |
| keySet遍歷value（寫法1） |
38 |
87 |
| keySet遍歷value（寫法2） |
37 |
87 |
| entrySet遍歷value（寫法1） |
34 |
61 |
| entrySet遍歷value（寫法2） |
32 |
62 |
| values遍歷value（寫法1） |
26 |
48 |
| values遍歷value（寫法2） |
26 |
48 |
2.3.2 TreeMap測試結果
|
單位：毫秒 |
TreeMap-1 |
TreeMap-2 |
| keySet遍歷key+value（寫法1） |
430 |
451 |
| keySet遍歷key+value（寫法2） |
429 |
450 |
| entrySet遍歷key+value（寫法1） |
77 |
84 |
| entrySet遍歷key+value（寫法2） |
70 |
68 |
|
單位：毫秒 |
TreeMap-1 |
TreeMap-2 |
| keySet遍歷key（寫法1） |
50 |
49 |
| keySet遍歷key（寫法2） |
49 |
48 |
| entrySet遍歷key（寫法1） |
66 |
64 |
| entrySet遍歷key（寫法2） |
65 |
63 |
|
單位：毫秒 |
TreeMap-1 |
TreeMap-2 |
| keySet遍歷value（寫法1） |
432 |
448 |
| keySet遍歷value（寫法2） |
430 |
448 |
| entrySet遍歷value（寫法1） |
62 |
61 |
| entrySet遍歷value（寫法2） |
62 |
61 |
| values遍歷value（寫法1） |
46 |
46 |
| values遍歷value（寫法2） |
45 |
46 |
3. 結論
3.1 如果你使用HashMap
1.同時遍歷key和value時，keySet與entrySet方法的性能差異取決于key的具體情況，如復雜度（復雜對象）、離散度、沖突率等。換言之，取決于HashMap查找value的開銷。entrySet一次性取出所有 key和value的操作是有性能開銷的，當這個損失小于HashMap查找value的開銷時，entrySet的性能優(yōu)勢就會體現(xiàn)出來。例如上述對比測試中，當key是最簡單的數(shù)值字符串時，keySet可能反而會更高效，耗時比entrySet少10%。總體來說還是推薦使用entrySet。因為當key很簡單時，其性能或許會略低于keySet，但卻是可控的；而隨著key的復雜化，entrySet的優(yōu)勢將會明顯體現(xiàn)出來。當然，我們可以根據(jù)實際情況進行選擇
2.只遍歷key時，keySet方法更為合適，因為entrySet將無用的value也給取出來了，浪費了性能和空間。在上述測試結果中，keySet比entrySet方法耗時少23%。
3.只遍歷value時，使用vlaues方法是最佳選擇，entrySet會略好于keySet方法。
4.在不同的遍歷寫法中，推薦使用如下寫法，其效率略高一些：
for (String key : map.keySet()) {
value = map.get(key);
}
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) {
key = entry.getKey();
value = entry.getValue();
}
for (String value : map.values()) {
}
3.2 如果你使用TreeMap
1.同時遍歷key和value時，與HashMap不同，entrySet的性能遠遠高于keySet。這是由TreeMap的查詢效率決定的，也就是說，TreeMap查找value的開銷較大，明顯高于entrySet一次性取出所有key和value的開銷。因此，遍歷TreeMap時強烈推薦使用entrySet方法。
2.只遍歷key時，keySet方法更為合適，因為entrySet將無用的value也給取出來了，浪費了性能和空間。在上述測試結果中，keySet比entrySet方法耗時少24%。
3.只遍歷value時，使用vlaues方法是最佳選擇，entrySet也明顯優(yōu)于keySet方法。
4.在不同的遍歷寫法中，推薦使用如下寫法，其效率略高一些：
for (String key : map.keySet()) {
value = map.get(key);
}
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) {
key = entry.getKey();
value = entry.getValue();
}
for (String value : map.values()) {
}
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