ArrayList和LinkedList的几种循环遍历方式及性能对比分析 (十)
2016-09-12 15:09
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Android性能优化系列汇总已完成,包括:
Android
性能优化实例
Android
性能优化之数据库优化(一)
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性能优化之布局优化 (二)
Android 性能优化之Java(Android)代码优化 (三)
Android 移动端网络优化 (四)
Android 性能优化系列总篇 (五)
Android性能调优工具TraceView介绍 (六)
Android PreloadDataCache支持预取的数据缓存,使用简单,支持多种缓存算法,支持不同网络类型,扩展性强 (七)
Android 图片SD卡缓存 使用简单 支持预取 支持多种缓存算法 支持不同网络类型 支持序列化 (八)
Java(Android)线程池 (九)
ArrayList和LinkedList的几种循环遍历方式及性能对比分析 (十)
Android HashMap循环遍历方式及其性能对比 (十一)
主要介绍ArrayList和LinkedList这两种list的五种循环遍历方式,各种方式的性能测试对比,根据ArrayList和LinkedList的源码实现分析性能结果,总结结论。
通过本文你可以了解(1)List的五种遍历方式及各自性能 (2)foreach及Iterator的实现 (3)加深对ArrayList和LinkedList实现的了解。
阅读本文前希望你已经了解ArrayList顺序存储和LinkedList链式的结构,本文不对此进行介绍。
相关:HashMap循环遍历方式及其性能对比
1. List的五种遍历方式
下面只是简单介绍各种遍历示例(以ArrayList为例),各自优劣会在本文后面进行分析给出结论。
(1) for each循环
(2) 显示调用集合迭代器
Java
或
(3) 下标递增循环,终止条件为每次调用size()函数比较判断
(4) 下标递增循环,终止条件为和等于size()的临时变量比较判断
(5) 下标递减循环
在测试前大家可以根据对ArrayList和LinkedList数据结构及Iterator的了解,想想上面五种遍历方式哪个性能更优。
2、List五种遍历方式的性能测试及对比
以下是性能测试代码,会输出不同数量级大小的ArrayList和LinkedList各种遍历方式所花费的时间。
ArrayList和LinkedList循环性能对比测试代码
PS:如果运行报异常in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space,请将main函数里面list size的大小减小。
其中getArrayLists函数会返回不同size的ArrayList,getLinkedLists函数会返回不同size的LinkedList。
loopListCompare函数会分别用上面的遍历方式1-5去遍历每一个list数组(包含不同大小list)中的list。
print开头函数为输出辅助函数。
测试环境为Windows7 32位系统 3.2G双核CPU 4G内存,Java 7,Eclipse -Xms512m -Xmx512m
最终测试结果如下:
第一张表为ArrayList对比结果,第二张表为LinkedList对比结果。
表横向为同一遍历方式不同大小list遍历的时间消耗,纵向为同一list不同遍历方式遍历的时间消耗。
PS:由于首次遍历List会稍微多耗时一点,for each的结果稍微有点偏差,将测试代码中的几个Type顺序调换会发现,for each耗时和for iterator接近。
3、遍历方式性能测试结果分析
(1) foreach介绍
foreach是Java SE5.0引入的功能很强的循环结构,for (Integer j : list)应读作for each int in list。
for (Integer j : list)实现几乎等价于
下面的分析会将foreach和显示调用集合迭代器两种遍历方式归类为Iterator方式,其他三种称为get方式遍历。
这时我们已经发现foreach的一大好处,简单一行实现了四行的功能,使得代码简洁美观,另一大好处是相对于下标循环而言的,foreach不必关心下标初始值和终止值及越界等,所以不易出错。Effective-Java中推荐使用此种写法遍历,本文会验证这个说法。
使用foreach结构的类对象必须实现了Iterable接口,Java的Collection继承自此接口,List实现了Collection,这个接口仅包含一个函数,源码如下:
ArrayList遍历方式结果分析
PS:由于首次遍历List会稍微多耗时一点,for each的结果稍微有点偏差,将测试代码中的几个Type顺序调换会发现,for each耗时和for iterator接近。
从上面我们可以看出:
a. 在ArrayList大小为十万之前,五种遍历方式时间消耗几乎一样
b. 在十万以后,第四、五种遍历方式快于前三种,get方式优于Iterator方式,并且
用临时变量size取代list.size()性能更优。我们看看ArrayList中迭代器Iterator和get方法的实现
从中可以看出get和Iterator的next函数同样通过直接定位数据获取元素,只是多了几个判断而已。
c . 从上可以看出即便在千万大小的ArrayList中,几种遍历方式相差也不过50ms左右,且在常用的十万左右时间几乎相等,考虑foreach的优点,我们大可选用foreach这种简便方式进行遍历。
(3) LinkedList遍历方式结果分析
PS:由于首次遍历List会稍微多耗时一点,for each的结果稍微有点偏差,将测试代码中的几个Type顺序调换会发现,for each耗时和for iterator接近。
从上面我们可以看出:
a 在LinkedList大小接近一万时,get方式和Iterator方式就已经差了差不多两个数量级,十万时Iterator方式性能已经远胜于get方式。
我们看看LinkedList中迭代器和get方法的实现
从上面代码中可以看出LinkedList迭代器的next函数只是通过next指针快速得到下一个元素并返回。而get方法会从头遍历直到index下标,查找一个元素时间复杂度为哦O(n),遍历的时间复杂度就达到了O(n2)。
所以对于LinkedList的遍历推荐使用foreach,避免使用get方式遍历。
(4) ArrayList和LinkedList遍历方式结果对比分析
从上面的数量级来看,同样是foreach循环遍历,ArrayList和LinkedList时间差不多,可将本例稍作修改加大list size会发现两者基本在一个数量级上。
但ArrayList get函数直接定位获取的方式时间复杂度为O(1),而LinkedList的get函数时间复杂度为O(n)。
再结合考虑空间消耗的话,建议首选ArrayList。对于个别插入删除非常多的可以使用LinkedList。
4、结论总结
通过上面的分析我们基本可以总结下:
(1) 无论ArrayList还是LinkedList,遍历建议使用foreach,尤其是数据量较大时LinkedList避免使用get遍历。
(2) List使用首选ArrayList。对于个别插入删除非常多的可以使用LinkedList。
(3) 可能在遍历List循环内部需要使用到下标,这时综合考虑下是使用foreach和自增count还是get方式。
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Android PreloadDataCache支持预取的数据缓存,使用简单,支持多种缓存算法,支持不同网络类型,扩展性强 (七)
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Java(Android)线程池 (九)
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Android HashMap循环遍历方式及其性能对比 (十一)
主要介绍ArrayList和LinkedList这两种list的五种循环遍历方式,各种方式的性能测试对比,根据ArrayList和LinkedList的源码实现分析性能结果,总结结论。
通过本文你可以了解(1)List的五种遍历方式及各自性能 (2)foreach及Iterator的实现 (3)加深对ArrayList和LinkedList实现的了解。
阅读本文前希望你已经了解ArrayList顺序存储和LinkedList链式的结构,本文不对此进行介绍。
相关:HashMap循环遍历方式及其性能对比
1. List的五种遍历方式
下面只是简单介绍各种遍历示例(以ArrayList为例),各自优劣会在本文后面进行分析给出结论。
(1) for each循环
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); for (Integer j : list) { // use j }
(2) 显示调用集合迭代器
Java
List<Integer>list=newArrayList<Integer>(); for(Iterator<Integer>iterator=list.iterator();iterator.hasNext();){ iterator.next(); } |
List<Integer>list=newArrayList<Integer>(); Iterator<Integer>iterator=list.iterator(); while(iterator.hasNext()){ iterator.next();
(3) 下标递增循环,终止条件为每次调用size()函数比较判断
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); for (int j = 0; j < list.size(); j++) { list.get(j); }
(4) 下标递增循环,终止条件为和等于size()的临时变量比较判断
List<Integer>list=newArrayList<Integer>(); intsize=list.size(); for(intj=0;j<size;j++){ list.get(j); }
(5) 下标递减循环
List<Integer>list=newArrayList<Integer>(); for(intj=list.size()-1;j>=0;j--){ list.get(j); }
在测试前大家可以根据对ArrayList和LinkedList数据结构及Iterator的了解,想想上面五种遍历方式哪个性能更优。
2、List五种遍历方式的性能测试及对比
以下是性能测试代码,会输出不同数量级大小的ArrayList和LinkedList各种遍历方式所花费的时间。
ArrayList和LinkedList循环性能对比测试代码
PS:如果运行报异常in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space,请将main函数里面list size的大小减小。
其中getArrayLists函数会返回不同size的ArrayList,getLinkedLists函数会返回不同size的LinkedList。
loopListCompare函数会分别用上面的遍历方式1-5去遍历每一个list数组(包含不同大小list)中的list。
print开头函数为输出辅助函数。
测试环境为Windows7 32位系统 3.2G双核CPU 4G内存,Java 7,Eclipse -Xms512m -Xmx512m
最终测试结果如下:
compare loop performance of ArrayList ----------------------------------------------------------------------- list size | 10,000 | 100,000 | 1,000,000 | 10,000,000 ----------------------------------------------------------------------- for each | 1 ms | 3 ms | 14 ms | 152 ms ----------------------------------------------------------------------- for iterator | 0 ms | 1 ms | 12 ms | 114 ms ----------------------------------------------------------------------- for list.size() | 1 ms | 1 ms | 13 ms | 128 ms ----------------------------------------------------------------------- for size = list.size() | 0 ms | 0 ms | 6 ms | 62 ms ----------------------------------------------------------------------- for j-- | 0 ms | 1 ms | 6 ms | 63 ms ----------------------------------------------------------------------- compare loop performance of LinkedList ----------------------------------------------------------------------- list size | 100 | 1,000 | 10,000 | 100,000 ----------------------------------------------------------------------- for each | 0 ms | 1 ms | 1 ms | 2 ms ----------------------------------------------------------------------- for iterator | 0 ms | 0 ms | 0 ms | 2 ms ----------------------------------------------------------------------- for list.size() | 0 ms | 1 ms | 73 ms | 7972 ms ----------------------------------------------------------------------- for size = list.size() | 0 ms | 0 ms | 67 ms | 8216 ms ----------------------------------------------------------------------- for j-- | 0 ms | 1 ms | 67 ms | 8277 ms
第一张表为ArrayList对比结果,第二张表为LinkedList对比结果。
表横向为同一遍历方式不同大小list遍历的时间消耗,纵向为同一list不同遍历方式遍历的时间消耗。
PS:由于首次遍历List会稍微多耗时一点,for each的结果稍微有点偏差,将测试代码中的几个Type顺序调换会发现,for each耗时和for iterator接近。
3、遍历方式性能测试结果分析
(1) foreach介绍
foreach是Java SE5.0引入的功能很强的循环结构,for (Integer j : list)应读作for each int in list。
for (Integer j : list)实现几乎等价于
Iterator<Integer> iterator = list.iterator(); while(iterator.hasNext()) { Integer j = iterator.next(); }
下面的分析会将foreach和显示调用集合迭代器两种遍历方式归类为Iterator方式,其他三种称为get方式遍历。
这时我们已经发现foreach的一大好处,简单一行实现了四行的功能,使得代码简洁美观,另一大好处是相对于下标循环而言的,foreach不必关心下标初始值和终止值及越界等,所以不易出错。Effective-Java中推荐使用此种写法遍历,本文会验证这个说法。
使用foreach结构的类对象必须实现了Iterable接口,Java的Collection继承自此接口,List实现了Collection,这个接口仅包含一个函数,源码如下:
package java.lang; import java.util.Iterator; /** * Implementing this interface allows an object to be the target of * the "foreach" statement. * * @param <T> the type of elements returned by the iterator * * @since 1.5 */ public interface Iterable<T> { /** * Returns an iterator over a set of elements of type T. * * @return an Iterator. */ Iterator<T> iterator(); }iterator()用于返回一个Iterator,从foreach的等价实现中我们可以看到,会调用这个函数得到Iterator,再通过Iterator的next()得到下一个元素,hasNext()判断是否还有更多元素。Iterator源码如下:
public interface Iterator<E> { boolean hasNext(); E next(); void remove(); }(2)
ArrayList遍历方式结果分析
compare loop performance of ArrayList ----------------------------------------------------------------------- list size | 10,000 | 100,000 | 1,000,000 | 10,000,000 ----------------------------------------------------------------------- for each | 1 ms | 3 ms | 14 ms | 152 ms ----------------------------------------------------------------------- for iterator | 0 ms | 1 ms | 12 ms | 114 ms ----------------------------------------------------------------------- for list.size() | 1 ms | 1 ms | 13 ms | 128 ms ----------------------------------------------------------------------- for size = list.size() | 0 ms | 0 ms | 6 ms | 62 ms ----------------------------------------------------------------------- for j-- | 0 ms | 1 ms | 6 ms | 63 ms
PS:由于首次遍历List会稍微多耗时一点,for each的结果稍微有点偏差,将测试代码中的几个Type顺序调换会发现,for each耗时和for iterator接近。
从上面我们可以看出:
a. 在ArrayList大小为十万之前,五种遍历方式时间消耗几乎一样
b. 在十万以后,第四、五种遍历方式快于前三种,get方式优于Iterator方式,并且
int size = list.size(); for (int j = 0; j < size; j++) { list.get(j); }
用临时变量size取代list.size()性能更优。我们看看ArrayList中迭代器Iterator和get方法的实现
private class Itr implements Iterator<E> { int cursor; // index of next element to return int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such int expectedModCount = modCount; public boolean hasNext() { return cursor != size; } @SuppressWarnings("unchecked") public E next() { checkForComodification(); int i = cursor; if (i >= size) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1; return (E) elementData[lastRet = i]; } …… } public E get(int index) { rangeCheck(index); return elementData(index); }
从中可以看出get和Iterator的next函数同样通过直接定位数据获取元素,只是多了几个判断而已。
c . 从上可以看出即便在千万大小的ArrayList中,几种遍历方式相差也不过50ms左右,且在常用的十万左右时间几乎相等,考虑foreach的优点,我们大可选用foreach这种简便方式进行遍历。
(3) LinkedList遍历方式结果分析
compare loop performance of LinkedList ----------------------------------------------------------------------- list size | 100 | 1,000 | 10,000 | 100,000 ----------------------------------------------------------------------- for each | 0 ms | 1 ms | 1 ms | 2 ms ----------------------------------------------------------------------- for iterator | 0 ms | 0 ms | 0 ms | 2 ms ----------------------------------------------------------------------- for list.size() | 0 ms | 1 ms | 73 ms | 7972 ms ----------------------------------------------------------------------- for size = list.size() | 0 ms | 0 ms | 67 ms | 8216 ms ----------------------------------------------------------------------- for j-- | 0 ms | 1 ms | 67 ms | 8277 ms -----------------------------------------------------------------------
PS:由于首次遍历List会稍微多耗时一点,for each的结果稍微有点偏差,将测试代码中的几个Type顺序调换会发现,for each耗时和for iterator接近。
从上面我们可以看出:
a 在LinkedList大小接近一万时,get方式和Iterator方式就已经差了差不多两个数量级,十万时Iterator方式性能已经远胜于get方式。
我们看看LinkedList中迭代器和get方法的实现
privateclassListItrimplementsListIterator<E>{ privateNode<E>lastReturned=null; privateNode<E>next; privateintnextIndex; privateintexpectedModCount=modCount; ListItr(intindex){ // assert isPositionIndex(index); next=(index==size)?null:node(index); nextIndex=index; } publicbooleanhasNext(){ returnnextIndex<size; } publicEnext(){ checkForComodification(); if(!hasNext()) thrownewNoSuchElementException(); lastReturned=next; next=next.next; nextIndex++; returnlastReturned.item; } …… } publicEget(intindex){ checkElementIndex(index); returnnode(index).item; } /** * Returns the (non-null) Node at the specified element index. */ Node<E>node(intindex){ // assert isElementIndex(index); if(index<(size>>1)){ Node<E>x=first; for(inti=0;i<index;i++) x=x.next; returnx; }else{ Node<E>x=last; for(inti=size-1;i>index;i--) x=x.prev; returnx; } }
从上面代码中可以看出LinkedList迭代器的next函数只是通过next指针快速得到下一个元素并返回。而get方法会从头遍历直到index下标,查找一个元素时间复杂度为哦O(n),遍历的时间复杂度就达到了O(n2)。
所以对于LinkedList的遍历推荐使用foreach,避免使用get方式遍历。
(4) ArrayList和LinkedList遍历方式结果对比分析
从上面的数量级来看,同样是foreach循环遍历,ArrayList和LinkedList时间差不多,可将本例稍作修改加大list size会发现两者基本在一个数量级上。
但ArrayList get函数直接定位获取的方式时间复杂度为O(1),而LinkedList的get函数时间复杂度为O(n)。
再结合考虑空间消耗的话,建议首选ArrayList。对于个别插入删除非常多的可以使用LinkedList。
4、结论总结
通过上面的分析我们基本可以总结下:
(1) 无论ArrayList还是LinkedList,遍历建议使用foreach,尤其是数据量较大时LinkedList避免使用get遍历。
(2) List使用首选ArrayList。对于个别插入删除非常多的可以使用LinkedList。
(3) 可能在遍历List循环内部需要使用到下标,这时综合考虑下是使用foreach和自增count还是get方式。
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