实现Java集合迭代的高性能

• 2018.7.14
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一、介绍

Java开发者经常会遇到处理集合（比如ArrayList、HashSet）的情况，Java 8也提供了Lambda表达式和Streaming API来简化集合相关的工作。在大多数应用场景下，无需考虑集合迭代的性能消耗。但是，在一些极端情况下，比如集合包含了上百万条记录的情况，这个时候集合迭代就需要选择正确的姿势，否则性能会较差。

使用JMH检查下面每段代码片段的运行时间。

二、forEach vs. C Style vs. Stream API

迭代是一个非常基本的功能，所有的编程语言都有简单的迭代语法，允许程序员在集合上运行迭代。Stream API可以通过Collections用非常直接的方式进行迭代。

public List<Integer> streamSingleThread(BenchMarkState state) {
    List<Integer> result = new ArrayList<>(state.testData.size());
    state.testData.stream().forEach(item -> {
        result.add(item);
    });
    return result;
}

public List<Integer> streamMultiThread(BenchMarkState state) {
    List<Integer> result = new ArrayList<>(state.testData.size());
    state.testData.stream().parallel().forEach(item -> {
        result.add(item);
    });
    return result;
}

使用forEach循环也非常简单：

public List<Integer> forEach(BenchMarkState state) {
    List<Integer> result = new ArrayList<>(state.testData.size());
    for(Integer item : state.testData) {
        result.add(item);
    }
    return result;
}

C style方式的迭代其代码要冗长一些，但仍然非常紧凑：

public List<Integer> forCStyle(BenchMarkState state) {
    int size = state.testData.size();
    List<Integer> result = new ArrayList<>(size);
    for(int j = 0; j < size; j ++){
        result.add(state.testData.get(j));
    }
    return result;
}

以上代码的性能评分如下：

对于C style方式的迭代，JVM只是简单地增加了一个整型变量，它直接从内存读值。这使它非常快。但forEach迭代则不同，根据Oracle官方文档，JVM必须把forEach转换为迭代器并为每个数据项调用hasNext()。这就是为什么forEach比C style