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Java雙重for循環(huán)的優(yōu)化示例

更新時(shí)間：2025年06月09日 10:28:48 作者：香蕉炒肉

在工作中,經(jīng)常性的會(huì)出現(xiàn)在兩張表中查找相同ID的數(shù)據(jù),許多開(kāi)發(fā)者會(huì)使用兩層for循環(huán)嵌套,本文主要介紹了Java雙重for循環(huán)的優(yōu)化示例,感興趣的可以了解一下

在工作中，經(jīng)常性的會(huì)出現(xiàn)在兩張表中查找相同ID的數(shù)據(jù)，許多開(kāi)發(fā)者會(huì)使用兩層for循環(huán)嵌套，雖然實(shí)現(xiàn)功能沒(méi)有問(wèn)題，但是效率極低，一下是一個(gè)簡(jiǎn)單的優(yōu)化過(guò)程，代碼耗時(shí)湊從26856ms優(yōu)化到了748ms。

功能場(chǎng)景

有兩份List類型的數(shù)據(jù)，分別是UestList（用戶表）和AccountList（賬戶表）,要根據(jù)用戶的id從AccountList表中查找對(duì)應(yīng)的賬戶信息，并進(jìn)行后續(xù)的處理，示例如下：

存數(shù)據(jù)（偽代碼）：5w條user數(shù)據(jù)，3w條Account數(shù)據(jù)

 @Data
    class User{
        private Long userId;
        private String name;
    }

    @Data
    class Account{
        private Long userId;
        private String content;
    }

    public class NestedLoopOptimization{

        public static List<User> getUserList(){
            List<User> users =new ArrayList<>();
            for(inti =1; i <=50000; i++) {
                User user =newUser();
                user.setName(UUID.randomUUID().toString());
                user.setUserId((long) i);
                users.add(user);
            }
            return users;
        }

        public static List<UserMemo> getAccountTestList(){
            List<Account> accountList =newArrayList<>();
            for(inti =30000; i >=1; i--) {
                Account account =new Account();
                account.setContent(UUID.randomUUID().toString());
                account.setUserId((long) i);
                accountList.add(account);
            }
            return accountList;
        }

        // ... 后續(xù)代碼

最直接的實(shí)現(xiàn)方式（未優(yōu)化的代碼）：

public static void nestedLoop(List<User> usersList, List<UserMemo> accountList) {
    for (User user : usersList) {
        Long userId = user.getUserId();
        for (Account account : accountList) {
            if (userId.equals(account.getUserId())) {
                String content = account.getContent();
                // System.out.println("模擬數(shù)據(jù)content 業(yè)務(wù)處理......" + content); // 避免打印影響測(cè)試結(jié)果
            }
        }
    }
}

耗時(shí)：約數(shù)萬(wàn)毫秒，效率很低，數(shù)據(jù)量小的話無(wú)關(guān)緊要，如果隨著系統(tǒng)的迭代數(shù)據(jù)量驟增的時(shí)候，就會(huì)極其耗時(shí)。

第一步優(yōu)化：添加break

每個(gè)userId在AccountList中只有一條對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，所以找到匹配項(xiàng)之后就可以跳出內(nèi)循環(huán)：

public static void nestedLoop(List<User> usersList, List<UserMemo> accountList) {
    for (User user : usersList) {
        Long userId = user.getUserId();
        for (Account account : accountList) {
            if (userId.equals(account.getUserId())) {
                String content = account.getContent();
                // System.out.println("模擬數(shù)據(jù)content 業(yè)務(wù)處理......" + content); // 避免打印影響測(cè)試結(jié)果
                break;
            }
        }
    }
}

第一步優(yōu)化結(jié)束之后任需要很多耗時(shí)，但是比起嵌套循環(huán)好很多。

第二步優(yōu)化：使用Map優(yōu)化

public static void mapOptimizedLoop(List<User> userTestList, List<UserMemo> accountList) {
        Map<Long, String> contentMap = accountList.stream().collect(Collectors.toMap(UserMemo::getUserId, UserMemo::getContent));

        for (User user : userTestList) {
            Long userId = user.getUserId();
            String content = contentMap.get(userId);

            if (StringUtils.hasLength(content)) {
               // System.out.println("模擬數(shù)據(jù)content 業(yè)務(wù)處理......" + content); // 避免打印影響測(cè)試結(jié)果
            }
        }
    }

做以上優(yōu)化之后，耗時(shí)顯著減少，通常在數(shù)百毫秒級(jí)別。

原理：

兩層 for 循環(huán)嵌套的時(shí)間復(fù)雜度為 O(n*m)，其中 n 和 m 分別為兩個(gè)列表的長(zhǎng)度。使用 Map 后，get 操作的時(shí)間復(fù)雜度接近 O(1)，整體時(shí)間復(fù)雜度降為 O(n+m)，避免了內(nèi)循環(huán)的重復(fù)遍歷。HashMap 的 get 方法內(nèi)部使用了 getNode 方法來(lái)查找鍵值對(duì)。getNode 方法利用哈希表結(jié)構(gòu)，快速定位到目標(biāo)鍵值對(duì)。雖然在極端情況下（所有鍵的哈希值都相同），getNode 的時(shí)間復(fù)雜度會(huì)退化為 O(n)，但在實(shí)際應(yīng)用中，哈希沖突的概率很低，HashMap 的 get 操作效率通常很高。因此無(wú)需過(guò)于擔(dān)心 O(n) 的最壞情況。

通過(guò)以上優(yōu)化之后，可以顯著的提高代碼的執(zhí)行效率，已經(jīng)其健壯性，尤其是在處理大數(shù)據(jù)量的時(shí)候，使用Map優(yōu)化，可以帶來(lái)巨大的性能提升，避免了不必要的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)了代碼的性能。

到此這篇關(guān)于Java雙重for循環(huán)的優(yōu)化示例的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java雙重for循環(huán)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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