for、for-each以及for-each（lambda）循环的执行效率研究，以及额外的收获

之前对循环操作基本上是能用lambda就用lambda，不行再用for-each，最后再考虑for，毕竟是优先选择书写简便的循环方式。然而不经意间看到一篇关于三种类型的循环执行效率的博客，才发现自己之前只顾着书写简便，而没有考虑到效率问题，于是敲了段代码研究研究。

List<Person> arrayList = new ArrayList<>();
Person person;
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
person = new Person();
person.setI(i);
person.setStr(String.valueOf(i));
arrayList.add(person);;
}
/*for*/
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0, len = arrayList.size(); i < len; i++) {
int test = arrayList.get(i).getI();
}
System.out.println("arrayList-for:" + (System.currentTimeMillis() - start));
/*foreach*/
start = System.currentTimeMillis();
for (Person p : arrayList) {
int test = p.getI();
}
System.out.println("arrayList-foreach:" + (System.currentTimeMillis() - start));
/*lambda*/
start = System.currentTimeMillis();
arrayList.forEach(p -> {
int test = p.getI();
});
System.out.println("arrayList-lambda:" + (System.currentTimeMillis() - start));

执行多次后结果分析：
在对拥有一千万元素的集合进行遍历时，for和foreach耗时差不多，lambda也就多个一百毫秒左右，所以在实际应用中，还是放心的使用foreach或lambda吧！

but，这只是对ArrayList的分析，当我将ArrayList换成LinkedList之后，结果却截然不同，在for循环下LinkedList的执行效率低到了令人发指的地步!这是因为ArrayList和LinkedList虽然都可以根据下标获取元素，但ArrayList本质上是一个数组，可以直接根据下标获取元素，复杂度是O(1)，而LinkedList是一个链表，每次必须先循环遍历到对应的下标位置后才能获取元素，复杂度是O(index)，自然消耗的时间远远大于ArrayList。

所以如果是LinkedList，最好不要用for循环进行遍历

到了这里，我又产生了新的疑问，foreach又叫增强for循环，也就是将for循环的书写简化，本质上不还是for循环吗？那为什么LinkedList用foreach遍历速度却这么快呢？
抱着这个疑问，我又在网上查询foreach相关资料，发现原来我对foreach的理解错了！ foreach 在遍历集合时，会有选择的转换为for循环或者Iterator迭代器，而LinkedList是使用迭代器遍历而不是for循环，相当于按照顺序从首到尾逐条获取集合中的元素，这样不需要每次循环遍历到对应下标位置了，复杂度也是O(1)所以能达到快速遍历的效果。

说到这，又出现一个问题，foreach是根据什么来选择转换为for循环还是Iterator迭代器呢？
通过ArrayList和LinkedList的源代码我们可以发现，ArrayList实现了一个叫做RandomAccess的接口，而这个叫做随机访问的接口里空空如也，那么显而易见，这接口的唯一作用就是作为一个标记，表示实现了这个接口的类拥有随机访问的属性，而ArrayList正好符合这个条件。
通过查询JAVA API文档中关于RandomAccess的介绍：

List 实现所使用的标记接口，用来表明其支持快速（通常是固定时间）随机访问。此接口的主要目的是允许一般的算法更改其行为，从而在将其应用到随机或连续访问列表时能提供良好的性能。

将操作随机访问列表的最佳算法（如 ArrayList）应用到连续访问列表（如 LinkedList）时，可产生二次项的行为。如果将某个算法应用到连续访问列表，那么在应用可能提供较差性能的算法前，鼓励使用一般的列表算法检查给定列表是否为此接口的一个 instanceof，如果需要保证可接受的性能，还可以更改其行为。

现在已经认识到，随机和连续访问之间的区别通常是模糊的。例如，如果列表很大时，某些 List 实现提供渐进的线性访问时间，但实际上是固定的访问时间。这样的 List 实现通常应该实现此接口。实际经验证明，如果是下列情况，则 List 实现应该实现此接口，即对于典型的类实例而言，此循环：

for (int i=0, n=list.size(); i < n; i++)
list.get(i);

的运行速度要快于以下循环：

for (Iterator i=list.iterator(); i.hasNext(); )
i.next();

同时阅读网上一些相关博客也证实了这一点，foreach会根据集合类是否实现了RandomAccess接口来选择用for循环还是Iterator迭代器来遍历该集合，这样能够保证集合遍历的高效运行。

总结：一开始只是出于好奇验证下for与foreach以及lambda执行效率的问题，没想到却误打误撞学习了很多额外的知识，有了很多的收获，也算是学习JAVA的乐趣所在了。