Java基礎(chǔ)-集合類-集合遍歷

Java工程師知識樹 / Java基礎(chǔ)


遍歷方法的實現(xiàn)原理

  • 1唆迁、傳統(tǒng)的for循環(huán)遍歷退敦,基于計數(shù)器的:
    遍歷者自己在集合外部維護一個計數(shù)器反惕,然后依次讀取每一個位置的元素,當(dāng)讀取到最后一個元素后趁桃,停止。主要就是需要按元素的位置來讀取元素入宦。
  • 2帅腌、迭代器遍歷,Iterator:
    每一個具體實現(xiàn)的數(shù)據(jù)集合遮糖,一般都需要提供相應(yīng)的Iterator绣的。相比于傳統(tǒng)for循環(huán),Iterator取締了顯式的遍歷計數(shù)器。所以基于順序存儲集合的Iterator可以直接按位置訪問數(shù)據(jù)被辑。而基于鏈?zhǔn)酱鎯系腎terator,正常的實現(xiàn)敬惦,都是需要保存當(dāng)前遍歷的位置盼理。然后根據(jù)當(dāng)前位置來向前或者向后移動指針。
  • 3俄删、foreach循環(huán)遍歷:
    根據(jù)反編譯的字節(jié)碼可以發(fā)現(xiàn)宏怔,foreach內(nèi)部也是采用了Iterator的方式實現(xiàn),只不過Java編譯器幫我們生成了這些代碼畴椰。

各遍歷方式對于不同的存儲方式臊诊,性能如何?

  • 1斜脂、傳統(tǒng)的for循環(huán)遍歷抓艳,基于計數(shù)器的:
    因為是基于元素的位置,按位置讀取帚戳。所以我們可以知道玷或,對于順序存儲,因為讀取特定位置元素的平均時間復(fù)雜度是O(1)片任,所以遍歷整個集合的平均時間復(fù)雜度為O(n)偏友。而對于鏈?zhǔn)酱鎯Γ驗樽x取特定位置元素的平均時間復(fù)雜度是O(n)对供,所以遍歷整個集合的平均時間復(fù)雜度為O(n2)(n的平方)位他。
    ArrayList按位置讀取的代碼:直接按元素位置讀取。
    LinkedList按位置讀取的代碼:每次都需要從第0個元素開始向后讀取产场。其實它內(nèi)部也做了小小的優(yōu)化鹅髓。
  • 2、迭代器遍歷京景,Iterator:
    那么對于RandomAccess類型的集合來說迈勋,沒有太多意義,反而因為一些額外的操作醋粟,還會增加額外的運行時間靡菇。但是對于Sequential Access的集合來說,就有很重大的意義了米愿,因為Iterator內(nèi)部維護了當(dāng)前遍歷的位置厦凤,所以每次遍歷,讀取下一個位置并不需要從集合的第一個元素開始查找育苟,只要把指針向后移一位就行了较鼓,這樣一來,遍歷整個集合的時間復(fù)雜度就降低為O(n);
    (這里只用LinkedList做例子)LinkedList的迭代器博烂,內(nèi)部實現(xiàn)香椎,就是維護當(dāng)前遍歷的位置,然后操作指針移動就可以了:
  • 3禽篱、foreach循環(huán)遍歷:
    分析Java字節(jié)碼可知畜伐,foreach內(nèi)部實現(xiàn)原理,也是通過Iterator實現(xiàn)的躺率,只不過這個Iterator是Java編譯器幫我們生成的玛界,所以我們不需要再手動去編寫。但是因為每次都要做類型轉(zhuǎn)換檢查悼吱,所以花費的時間比Iterator略長慎框。時間復(fù)雜度和Iterator一樣。

各遍歷方式的適用于什么場合后添?

  • 1笨枯、傳統(tǒng)的for循環(huán)遍歷,基于計數(shù)器的:
    順序存儲:讀取性能比較高遇西。適用于遍歷順序存儲集合猎醇。
    鏈?zhǔn)酱鎯Γ簳r間復(fù)雜度太大,不適用于遍歷鏈?zhǔn)酱鎯Φ募稀?/li>
  • 2努溃、迭代器遍歷硫嘶,Iterator:
    順序存儲:如果不是太在意時間,推薦選擇此方式梧税,畢竟代碼更加簡潔沦疾,也防止了Off-By-One的問題。
    鏈?zhǔn)酱鎯Γ阂饬x就重大了第队,平均時間復(fù)雜度降為O(n)哮塞,還是挺誘人的,所以推薦此種遍歷方式凳谦。
  • 3忆畅、foreach循環(huán)遍歷:
    foreach只是讓代碼更加簡潔了,但是他有一些缺點尸执,就是遍歷過程中不能操作數(shù)據(jù)集合(刪除等)家凯,所以有些場合不使用。而且它本身就是基于Iterator實現(xiàn)的如失,但是由于類型轉(zhuǎn)換的問題绊诲,所以會比直接使用Iterator慢一點,但是還好褪贵,時間復(fù)雜度都是一樣的掂之。所以怎么選擇抗俄,參考上面兩種方式,做一個折中的選擇世舰。

Java遍歷集合的最佳實踐是什么动雹?

Java數(shù)據(jù)集合框架中,提供了一個RandomAccess接口跟压,該接口沒有方法胰蝠,只是一個標(biāo)記。通常被List接口的實現(xiàn)使用裆馒,用來標(biāo)記該List的實現(xiàn)是否支持Random Access。
一個數(shù)據(jù)集合實現(xiàn)了該接口丐怯,就意味著它支持Random Access喷好,按位置讀取元素的平均時間復(fù)雜度為O(1)。比如ArrayList读跷。
而沒有實現(xiàn)該接口的梗搅,就表示不支持Random Access。比如LinkedList效览。
所以看來JDK開發(fā)者也是注意到這個問題的无切,那么推薦的做法就是,如果想要遍歷一個List丐枉,那么先判斷是否支持Random Access哆键,也就是 list instanceof RandomAccess。
比如:

if (list instanceof RandomAccess) {
    //使用傳統(tǒng)的for循環(huán)遍歷瘦锹。
} else {
    //使用Iterator或者foreach籍嘹。
}
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