Java8 ArrayList之forEach的使用
Java8 ArrayList之forEach使用
之前使用Java8、順便整理自己學到的一些
一、用法
常用寫法
for (String str : list){
System.out.println(str);
}
Java8中
list.forEach(str-> System.out.println(str));
list.forEach(str-> {});//{}中可以寫邏輯
代碼看上去更簡潔
二、效率
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i=0;i<1000000;i++){
list.add("str"+i);
}
for1(list);
for2(list);
for3(list);
for4(list);
}
public static void for1(List<String> list){
long startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
stringBuilder.append(list.get(i));
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for1 execute time : "+(endTime-startTime) +" ms");
}
public static void for2(List<String> list){
long startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (String str : list){
stringBuilder.append(str);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for2 execute time : "+(endTime-startTime) +" ms");
}
public static void for3(List<String> list){
long startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
list.forEach(c -> {
stringBuilder.append(c);
});
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for3 execute time : "+(endTime-startTime) +" ms");
}
public static void for4(List<String> list){
long startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
list.stream().forEach(c -> {
stringBuilder.append(c);
});
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("for4 execute time : "+(endTime-startTime) +" ms");
}
執行結果：
for1 execute time : 33 ms
for2 execute time : 52 ms
for3 execute time : 78 ms
for4 execute time : 37 ms
結果分析：
雖然forEach使代碼看上去更簡潔，但是從效率上看卻是相反的，最原始的循環效率最高，操作越方便的反而性能會下降，操作越方便的方法其內部都是層層調用
default void forEach(Consumer<? super T> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}
至於list.stream().forEach聽說它可以支持多線程並行操作。
ArrayList在foreach中remove的問題分析
都說ArrayList在用foreach循環的時候，不能add元素，也不能remove元素，可能會拋異常，那我們就來分析一下它具體的實現。我目前的環境是Java8。
有下面一段代碼：
public class TestForEachList extends BaseTests {
@Test
public void testForeach() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (String s : list) {
}
}
}
代碼很簡單，一個ArrayList添加3個元素，foreach循環一下，啥都不幹。那麼foreach到底是怎麼實現的呢，暴力的方法看一下，編譯改類，用 javap -c TestForEachList查看class文件的字節碼，如下：
javap -c TestForEachList
Warning: Binary file TestForEachList contains collection.list.TestForEachList
Compiled from "TestForEachList.java"
public class collection.list.TestForEachList extends com.ferret.BaseTests {
public collection.list.TestForEachList();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method com/ferret/BaseTests."<init>":()V
4: return
public void testForeach();
Code:
0: new #2 // class java/util/ArrayList
3: dup
4: invokespecial #3 // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
7: astore_1
8: aload_1
9: ldc #4 // String 1
11: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
16: pop
17: aload_1
18: ldc #6 // String 2
20: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
25: pop
26: aload_1
27: ldc #7 // String 3
29: invokeinterface #5, 2 // InterfaceMethod java/util/List.add:(Ljava/lang/Object;)Z
34: pop
35: aload_1
36: invokeinterface #8, 1 // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
41: astore_2
42: aload_2
43: invokeinterface #9, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
48: ifeq 64
51: aload_2
52: invokeinterface #10, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
57: checkcast #11 // class java/lang/String
60: astore_3
61: goto 42
64: return
}
可以勉強讀，大約是調用瞭List.iterator，然後根據iterator的hasNext方法返回結果判斷是否有下一個，根據next方法取到下一個元素。
但是是總歸是體驗不好，我們是現代人，所以用一些現代化的手段，直接用idea打開該class文件自動反編譯，得到如下內容：
public class TestForEachList extends BaseTests {
public TestForEachList() {
}
@Test
public void testForeach() {
List<String> list = new ArrayList();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
String var3;
for(Iterator var2 = list.iterator(); var2.hasNext(); var3 = (String)var2.next()) {
;
}
}
}
體驗好多瞭，再對比上面的字節碼文件，沒錯
for(Iterator var2 = list.iterator(); var2.hasNext(); var3 = (String)var2.next()) {
;
}
這就是脫掉語法糖外殼的foreach的真正實現。
接下來我們看看這三個方法具體都是怎麼實現的：
iterator
ArrayList的iterator實現如下：
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
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;
//省略部分實現
}
Itr是ArrayList中的內部類，所以list.iterator()的作用是返回瞭一個Itr對象賦值到var2，後面調用var2.hasNext()，var2.next()就是Itr的具體實現瞭。
這裡還值的一提的是expectedModCount， 這個變量記錄被賦值為modCount， modCount是ArrayList的父類AbstractList的一個字段，這個字段的含義是list結構發生變更的次數，通常是add或remove等導致元素數量變更的會觸發modCount++。
下面接著看itr.hasNext()“var2.next()的實現。
itr.hasNext 和 itr.next 實現
hasNext很簡單
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
當前index不等於size則說明還沒迭代完，這裡的size是外部類ArrayList的字段，表示元素個數。
在看next實現：
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];
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
next方法第一步 checkForComodification()，它做瞭什麼？ 如果modCount != expectedModCount就拋出異常ConcurrentModificationException。modCount是什麼？外部類ArrayList的元素數量變更次數；expectedModCount是什麼？初始化內部類Itr的時候外部類的元素數量變更次數。
所以，如果在foreach中做瞭add或者remove操作會導致程序異常ConcurrentModificationException。這裡可以走兩個例子：
@Test(expected = ConcurrentModificationException.class)
public void testListForeachRemoveThrow() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (String s : list) {
list.remove(s);
}
}
@Test(expected = ConcurrentModificationException.class)
public void testListForeachAddThrow() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (String s : list) {
list.add(s);
}
}
單元測試跑過，都拋瞭ConcurrentModificationException。
checkForComodification()之後的代碼比較簡單這裡就不分析瞭。
倒數第二個元素的特殊
到這裡我們來捋一捋大致的流程：
1.獲取到Itr對象賦值給var2
2.判斷hasNext，也就是判斷cursor != size，當前迭代元素下標不等於list的個數，則返回true繼續迭代；反之退出循環
3.next取出迭代元素
- checkForComodification()，判斷modCount != expectedModCount，元素數量變更次數不等於初始化內部類Itr的時元素變更次數，也就是在迭代期間做過修改就拋ConcurrentModificationException。
- 如果檢查通過cursor++
下面考慮一種情況：remove瞭倒數第二個元素會發生什麼？代碼如下：
@Test
public void testListForeachRemoveBack2NotThrow() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (String s : list) {
System.out.println(s);
if ("2".equals(s)) {
list.remove(s);
}
}
}
猜一下會拋出異常嗎？答案是否定的。輸出為：
1
2
發現少瞭3沒有輸出。 分析一下
在倒數第二個元素”2″remove後，list的size-1變為瞭2，而此時itr中的cur在next方法中取出元素”2″後，做瞭加1，值變為2瞭，導致下次判斷hasNext時，cursor==size，hasNext返回false，最終最後一個元素沒有被輸出。
如何避坑
foreach中remove 或 add 有坑，
- 在foreach中做導致元素個數發生變化的操作(remove, add等)時，會拋出ConcurrentModificationException異常
- 在foreach中remove倒數第二個元素時，會導致最後一個元素不被遍歷
那麼我們如何避免呢？不能用foreach我們就用fori嘛，如下代碼：
@Test
public void testListForiMiss() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
list.remove(i);
}
}
很明顯上面是一個錯誤的示范，輸出如下：
1
3
原因很簡單，原來的元素1被remove後，後面的向前拷貝，2到瞭原來1的位置（下標0），3到瞭原來2的位置（下標1），size由3變2，i+1=1，輸出list.get(1)就成瞭3，2被漏掉瞭。
下面說下正確的示范：
方法一，還是fori，位置前挪瞭減回去就行瞭, remove後i–：
@Test
public void testListForiRight() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
list.remove(i);
i--; //位置前挪瞭減回去就行瞭
}
}
方法二，不用ArrayList的remove方法，用Itr自己定義的remove方法，代碼如下：
@Test
public void testIteratorRemove() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
Iterator<String> itr = list.iterator();
while (itr.hasNext()) {
String s = itr.next();
System.out.println(s);
itr.remove();
}
}
為什麼itr自己定義的remove就不報錯瞭呢？看下源碼：
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
//依然有校驗數量是否變更
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
//但是變更之後重新賦值瞭，又相等瞭
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
依然有 checkForComodification()校驗，但是看到後面又重新賦值瞭，所以又相等瞭。
ok，以上就是全部內容。介紹瞭foreach中list remove的坑，以及如何避免。希望能給大傢一個參考，也希望大傢多多支持WalkonNet。
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