java中HashMap的7種遍歷方式與性能分析

Posted on 2021-11-14 by WalkonNet

1、遍歷方式

1.1 迭代器 EntrySet

/**
 * 1. 迭代器 EntrySet
 */
@Test
public void test1() {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Java");
    map.put(2, "JavaSE");
    map.put(3, "JavaEE");
    map.put(4, "Spring");
    map.put(5, "SpringMVC");
    map.put(6, "MyBatis");

    Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        Map.Entry<Integer, String> entry = iterator.next();
        System.out.println(entry.getKey() + "：" + entry.getValue());
    }
}

1.2 迭代器 KeySet

/**
 * 2. 迭代器 KeySet
 */
@Test
public void test2() {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Java");
    map.put(2, "JavaSE");
    map.put(3, "JavaEE");
    map.put(4, "Spring");
    map.put(5, "SpringMVC");
    map.put(6, "MyBatis");

    Iterator<Integer> iterator = map.keySet().iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        Integer key = iterator.next();
        System.out.println(key + "：" + map.get(key));
    }
}

1.3 ForEach EntrySet

/**
 * 3. ForEach EntrySet
 */
@Test
public void test3() {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Java");
    map.put(2, "JavaSE");
    map.put(3, "JavaEE");
    map.put(4, "Spring");
    map.put(5, "SpringMVC");
    map.put(6, "MyBatis");

    for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
        System.out.println(entry.getKey() + "：" + entry.getValue());
    }
}

1.4 ForEach KeySet

/**
 * 4. ForEach KeySet
 */
@Test
public void test4() {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Java");
    map.put(2, "JavaSE");
    map.put(3, "JavaEE");
    map.put(4, "Spring");
    map.put(5, "SpringMVC");
    map.put(6, "MyBatis");

    for (Integer key : map.keySet()) {
        System.out.println(key + "：" + map.get(key));
    }
}

1.5 Lambda 表達式

/**
 * 5. Lambda 表達式
 */
@Test
public void test5() {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Java");
    map.put(2, "JavaSE");
    map.put(3, "JavaEE");
    map.put(4, "Spring");
    map.put(5, "SpringMVC");
    map.put(6, "MyBatis");

    map.forEach((key, value) -> {
        System.out.println(key + "：" + value);
    });
}

1.6 Stream API 單線程

/**
 * 6. Stream API 單線程
 */
@Test
public void test6() {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Java");
    map.put(2, "JavaSE");
    map.put(3, "JavaEE");
    map.put(4, "Spring");
    map.put(5, "SpringMVC");
    map.put(6, "MyBatis");

    map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
        System.out.println(entry.getKey() + "：" + entry.getValue());
    });
}

1.7 Stream API 多線程

/**
 * 7. Stream API 多線程
 */
@Test
public void test7() {
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Java");
    map.put(2, "JavaSE");
    map.put(3, "JavaEE");
    map.put(4, "Spring");
    map.put(5, "SpringMVC");
    map.put(6, "MyBatis");

    map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> {
        System.out.println(entry.getKey() + "：" + entry.getValue());
    });
}

1.8 代碼匯總

/**
 * HashMap 的 7 種遍歷方式
 * @ClassName HashMapTraverse
 * @Author YH
 * @Date 2021/11/12
 * @Version 1.0
 */
public class HashMapTraverseTest {

    /**
     * 1. 迭代器 EntrySet
     */
    @Test
    public void test1() {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "Java");
        map.put(2, "JavaSE");
        map.put(3, "JavaEE");
        map.put(4, "Spring");
        map.put(5, "SpringMVC");
        map.put(6, "MyBatis");

        Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry<Integer, String> entry = iterator.next();
            System.out.println(entry.getKey() + "：" + entry.getValue());
        }
    }

    /**
     * 2. 迭代器 KeySet
     */
    @Test
    public void test2() {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "Java");
        map.put(2, "JavaSE");
        map.put(3, "JavaEE");
        map.put(4, "Spring");
        map.put(5, "SpringMVC");
        map.put(6, "MyBatis");

        Iterator<Integer> iterator = map.keySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer key = iterator.next();
            System.out.println(key + "：" + map.get(key));
        }
    }

    /**
     * 3. ForEach EntrySet
     */
    @Test
    public void test3() {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "Java");
        map.put(2, "JavaSE");
        map.put(3, "JavaEE");
        map.put(4, "Spring");
        map.put(5, "SpringMVC");
        map.put(6, "MyBatis");

        for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + "：" + entry.getValue());
        }
    }

    /**
     * 4. ForEach KeySet
     */
    @Test
    public void test4() {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "Java");
        map.put(2, "JavaSE");
        map.put(3, "JavaEE");
        map.put(4, "Spring");
        map.put(5, "SpringMVC");
        map.put(6, "MyBatis");

        for (Integer key : map.keySet()) {
            System.out.println(key + "：" + map.get(key));
        }
    }

    /**
     * 5. Lambda 表達式
     */
    @Test
    public void test5() {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "Java");
        map.put(2, "JavaSE");
        map.put(3, "JavaEE");
        map.put(4, "Spring");
        map.put(5, "SpringMVC");
        map.put(6, "MyBatis");

        map.forEach((key, value) -> {
            System.out.println(key + "：" + value);
        });
    }

    /**
     * 6. Stream API 單線程
     */
    @Test
    public void test6() {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "Java");
        map.put(2, "JavaSE");
        map.put(3, "JavaEE");
        map.put(4, "Spring");
        map.put(5, "SpringMVC");
        map.put(6, "MyBatis");

        map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
            System.out.println(entry.getKey() + "：" + entry.getValue());
        });
    }

    /**
     * 7. Stream API 多線程
     */
    @Test
    public void test7() {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "Java");
        map.put(2, "JavaSE");
        map.put(3, "JavaEE");
        map.put(4, "Spring");
        map.put(5, "SpringMVC");
        map.put(6, "MyBatis");

        map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> {
            System.out.println(entry.getKey() + "：" + entry.getValue());
        });
    }
}

2、性能分析

使用 Oracle 官方提供的性能測試工具 JMH（Java Microbenchmark Harness，JAVA 微基準測試套件）來測試一下這 7 種循環的性能。

使用 JMH 進行性能基準測試

2.1 引入依賴

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-core -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-core</artifactId>
    <version>1.23</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-generator-annprocess -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
    <version>1.23</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

2.2 編寫測試類

直接復制粘貼即可！

/**
 * @ClassName HashMapCycleTest
 * @Author YH
 * @Date 2021/11/12
 * @Version 1.0
 */
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 測試完成時間
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Warmup(iterations = 2, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 預熱 2 輪，每次 1s
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 測試 5 輪，每次 1s
@Fork(1) // fork 1 個線程
@State(Scope.Thread) // 每個測試線程一個實例
public class HashMapCycleTest {
    /**
     * 類加載時賦值
     */
    static Map<Integer, String> map = new HashMap() {{
        // 添加數據
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            put(i, "val:" + i);
        }
    }};

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        // 啟動基準測試
        Options opt = new OptionsBuilder()
                // 要導入的測試類
                .include(HashMapCycleTest.class.getSimpleName())
                // 輸出測試結果的文件
                .output("D:/JAVA/面試/workplace/interview/jmh-hashMap.log")
                .build();
        // 執行測試
        new Runner(opt).run();
    }

    /**
     * 迭代器 EntrySet
     */
    @Benchmark
    public void entrySet() {
        // 遍歷
        Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry<Integer, String> entry = iterator.next();
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        }
    }

    /**
     * ForEach EntrySet
     */
    @Benchmark
    public void forEachEntrySet() {
        // 遍歷
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        }
    }

    /**
     * 迭代器 KeySet
     */
    @Benchmark
    public void keySet() {
        // 遍歷
        Iterator<Integer> iterator = map.keySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer k = iterator.next();
            String v = map.get(k);
        }
    }

    /**
     * ForEach KeySet
     */
    @Benchmark
    public void forEachKeySet() {
        // 遍歷
        for (Integer key : map.keySet()) {
            Integer k = key;
            String v = map.get(k);
        }
    }

    /**
     * Lambda 表達式
     */
    @Benchmark
    public void lambda() {
        // 遍歷
        map.forEach((key, value) -> {
            Integer k = key;
            String v = value;
        });
    }

    /**
     * Stream API 單線程
     */
    @Benchmark
    public void streamApi() {
        // 單線程遍歷
        map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        });
    }

    /**
     * Stream API 多線程
     * 這個不用測，可以肯定性能是最好的。
     * 如果把這個加入進測試瞭，理論上來說性能應該是最差的（已經測試過）
     * 為啥這麼說？因為你本來就開瞭好幾個線程來測試其他方法瞭，
     * 你這個方法還想再多搞幾個線程來提升性能已經不可能瞭，線程都分配完瞭。
     * 線程上下文切換的時間會更長！！！所以不能一起測試！！！
     */
    public void parallelStreamApi() {
        // 多線程遍歷
        map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> {
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        });
    }
}

2.3 測試結果

運行程序，查看輸出日志！

（1）第一次

第一次測試結果

（2）第二次

第二次測試結果

（3）第三次

第三次測試結果

2.4 分析

上圖解釋：測試結論{測試的方法（Benchmark）、測試類型（Mode）、測試總次數(Cnt)、測試結果(Score)、誤差(Error)、單位(Units)}

其中 Units 為 ns/op 意思是執行完成時間（單位為納秒），而 Score 列為平均執行時間， ± 符號表示誤差。

從以上結果可以看出，Lambda 和兩個 EntrySet 的性能相近，接下來是 Stream API 單線程，然後是 KeySet，性能最差。

2.5 總結

從以上結果可以看出 entrySet 的性能比 keySet 的性能高出瞭一倍之多，因此我們應該盡量使用 entrySet 來實現 Map 集合的遍歷，當然，如果熟練 Lambda 用 Lambda 更好咯，畢竟代碼簡潔。

如果想深入瞭解為啥性能會差別這麼大，建議查看字節碼文件進行分析。或者是使用 javap -c 類名.class 進行反編譯，查看底層的實現。

到此這篇關於java中HashMap的7種遍歷方式與性能分析的文章就介紹到這瞭,更多相關java HashMap遍歷內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

java中HashMap的7種遍歷方式與性能分析

目錄

1、遍歷方式

1.1 迭代器 EntrySet

1.2 迭代器 KeySet

1.3 ForEach EntrySet

1.4 ForEach KeySet

1.5 Lambda 表達式

1.6 Stream API 單線程

1.7 Stream API 多線程

1.8 代碼匯總

2、性能分析

2.1 引入依賴

2.2 編寫測試類

2.3 測試結果

2.4 分析

2.5 總結

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1、遍歷方式

1.1 迭代器 EntrySet

1.2 迭代器 KeySet

1.3 ForEach EntrySet

1.4 ForEach KeySet

1.5 Lambda 表達式

1.6 Stream API 單線程

1.7 Stream API 多線程

1.8 代碼匯總

2、性能分析

2.1 引入依賴

2.2 編寫測試類

2.3 測試結果

2.4 分析

2.5 總結

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