Java Map遍历方式的选择

1. 阐述

　　对于Java中Map的遍历方式，非常多文章都推荐使用entrySet，觉得其比keySet的效率高非常多。理由是：entrySet方法一次拿到全部key和value的集合；而keySet拿到的仅仅是key的集合，针对每一个key，都要去Map中额外查找一次value，从而减少了整体效率。那么实际情况怎样呢？

　　为了解遍历性能的真实差距，包含在遍历key+value、遍历key、遍历value等不同场景下的差异，我试着进行了一些对照測试。

2. 对照測试

　　一開始仅仅进行了简单的測试，但结果却表明keySet的性能更好，这一点让我非常是费解，不都说entrySet明显好于keySet吗？为了进一步地进行验证，于是採用了不同的測试数据进行更具体的对照測试。

2.1 測试数据

2.1.1 HashMap測试数据

HashMap-1，大小为100万，key和value均为String，key的值为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，大小为100万，key和value均为String，key的值为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測试数据

TreeMap-1，大小为100万，key和value均为String，key的值为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，大小为100万，key和value均为String，key的值为50、100、150、200、……、50000000，更离散：

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 測试场景

　　分别使用keySet、entrySet和values的多种写法測试三种场景：遍历key+value、遍历key、遍历value的场景。

2.2.1 遍历key+value

keySet遍历key+value（写法1）：

Iterator<String> iter = map.keySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { key = iter.next(); value = map.get(key); }

keySet遍历key+value（写法2）：

for (String key : map.keySet()) { value = map.get(key); }

entrySet遍历key+value（写法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遍历key+value（写法2）：

for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) { key = entry.getKey(); value = entry.getValue(); }

2.2.2 遍历key

keySet遍历key（写法1）：

Iterator<String> iter = map.keySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { key = iter.next(); }

keySet遍历key（写法2）：

for (String key : map.keySet()) { }

entrySet遍历key（写法1）：

Iterator<Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { key = iter.next().getKey(); }

entrySet遍历key（写法2）：

for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) { key = entry.getKey(); }

2.2.3 遍历value

keySet遍历value（写法1）：

Iterator<String> iter = map.keySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { value = map.get(iter.next()); }

keySet遍历value（写法2）：

for (String key : map.keySet()) { value = map.get(key); }

entrySet遍历value（写法1）：

Iterator<Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { value = iter.next().getValue(); }

entrySet遍历value（写法2）：

for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) { value = entry.getValue(); }

values遍历value（写法1）：

Iterator<String> iter = map.values().iterator(); while (iter.hasNext()) { value = iter.next(); }

values遍历value（写法2）：

for (String value : map.values()) { }

2.3 測试结果

2.3.1 HashMap測试结果

单位：毫秒	HashMap-1	HashMap-2
keySet遍历key+value（写法1）	39	93
keySet遍历key+value（写法2）	38	87
entrySet遍历key+value（写法1）	43	86
entrySet遍历key+value（写法2）	43	85

单位：毫秒	HashMap-1	HashMap-2
keySet遍历key（写法1）	27	65
keySet遍历key（写法2）	26	64
entrySet遍历key（写法1）	35	75
entrySet遍历key（写法2）	34	74

单位：毫秒	HashMap-1	HashMap-2
keySet遍历value（写法1）	38	87
keySet遍历value（写法2）	37	87
entrySet遍历value（写法1）	34	61
entrySet遍历value（写法2）	32	62
values遍历value（写法1）	26	48
values遍历value（写法2）	26	48

2.3.2 TreeMap測试结果

单位：毫秒	TreeMap-1	TreeMap-2
keySet遍历key+value（写法1）	430	451
keySet遍历key+value（写法2）	429	450
entrySet遍历key+value（写法1）	77	84
entrySet遍历key+value（写法2）	70	68

单位：毫秒	TreeMap-1	TreeMap-2
keySet遍历key（写法1）	50	49
keySet遍历key（写法2）	49	48
entrySet遍历key（写法1）	66	64
entrySet遍历key（写法2）	65	63

单位：毫秒	TreeMap-1	TreeMap-2
keySet遍历value（写法1）	432	448
keySet遍历value（写法2）	430	448
entrySet遍历value（写法1）	62	61
entrySet遍历value（写法2）	62	61
values遍历value（写法1）	46	46
values遍历value（写法2）	45	46

3. 结论

3.1 假设你使用HashMap

同一时候遍历key和value时，keySet与entrySet方法的性能差异取决于key的详细情况，如复杂度（复杂对象）、离散度、冲突率等。换言之，取决于HashMap查找value的开销。entrySet一次性取出全部key和value的操作是有性能开销的，当这个损失小于HashMap查找value的开销时，entrySet的性能优势就会体现出来。比如上述对照測试中，当key是最简单的数值字符串时，keySet可能反而会更高效，耗时比entrySet少10%。整体来说还是推荐使用entrySet。由于当key非常easy时，其性能也许会略低于keySet，但却是可控的；而随着key的复杂化，entrySet的优势将会明显体现出来。当然，我们能够依据实际情况进行选择
仅仅遍历key时，keySet方法更为合适，由于entrySet将没用的value也给取出来了，浪费了性能和空间。在上述測试结果中，keySet比entrySet方法耗时少23%。
仅仅遍历value时，使用vlaues方法是最佳选择，entrySet会略好于keySet方法。
在不同的遍历写法中，推荐使用例如以下写法，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 假设你使用TreeMap

同一时候遍历key和value时，与HashMap不同，entrySet的性能远远高于keySet。这是由TreeMap的查询效率决定的，也就是说，TreeMap查找value的开销较大，明显高于entrySet一次性取出全部key和value的开销。因此，遍历TreeMap时强烈推荐使用entrySet方法。
仅仅遍历key时，keySet方法更为合适，由于entrySet将没用的value也给取出来了，浪费了性能和空间。在上述測试结果中，keySet比entrySet方法耗时少24%。
仅仅遍历value时，使用vlaues方法是最佳选择，entrySet也明显优于keySet方法。
在不同的遍历写法中，推荐使用例如以下写法，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()) { }