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HashMap循环遍历方式及其性能对比

2023-11-13

HashMap循环遍历方式及其性能对比

主要介绍HashMap的四种循环遍历方式，各种方式的性能测试对比，根据HashMap的源码实现分析性能结果，总结结论。

 

1. Map的四种遍历方式
下面只是简单介绍各种遍历示例(以HashMap为例)，各自优劣会在本文后面进行分析给出结论。

(1) for each map.entrySet()

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Map < String , String > map = new HashMap < String , String > ( ) ;
for ( Entry < String , String > entry : map . entrySet ( ) ) {
     entry . getKey ( ) ;
     entry . getValue ( ) ;
}

 

(2) 显示调用map.entrySet()的集合迭代器

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Iterator < Map . Entry < String , String >> iterator = map . entrySet ( ) . iterator ( ) ;
while ( iterator . hasNext ( ) ) {
     Map . Entry < String , String > entry = iterator . next ( ) ;
     entry . getKey ( ) ;
     entry . getValue ( ) ;
}

 

(3) for each map.keySet()，再调用get获取

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Map < String , String > map = new HashMap < String , String > ( ) ;
for ( String key : map . keySet ( ) ) {
     map . get ( key ) ;
}

 

(4) for each map.entrySet()，用临时变量保存map.entrySet()

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Set < Entry < String , String >> entrySet = map . entrySet ( ) ;
for ( Entry < String , String > entry : entrySet ) {
     entry . getKey ( ) ;
     entry . getValue ( ) ;
}

在测试前大家可以根据对HashMap的了解，想想上面四种遍历方式哪个性能更优。

 

2、HashMap四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HashMap各种遍历方式所花费的时间。

HashMap循环遍历方式性能对比测试代码

PS：如果运行报异常in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space，请将main函数里面map size的大小减小。

其中getHashMaps函数会返回不同size的HashMap。
loopMapCompare函数会分别用上面的遍历方式1-4去遍历每一个map数组(包含不同大小HashMap)中的HashMap。
print开头函数为输出辅助函数，可忽略。

 

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：

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compare loop performance of HashMap
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map size                | 10 , 000      | 100 , 000    | 1 , 000 , 000 | 2 , 000 , 000
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -
for each entrySet        | 2 ms        | 6 ms        | 36 ms      | 91 ms     
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -
for iterator entrySet    | 0 ms        | 4 ms        | 35 ms      | 89 ms     
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -
for each keySet          | 1 ms        | 6 ms        | 48 ms      | 126 ms     
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -
for entrySet = entrySet ( ) | 1 ms        | 4 ms        | 35 ms      | 92 ms     
-- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -

表横向为同一遍历方式不同大小HashMap遍历的时间消耗，纵向为同一HashMap不同遍历方式遍历的时间消耗。
PS：由于首次遍历HashMap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 entrySet耗时和for iterator entrySet接近。

 

3、遍历方式性能测试结果分析
(1) foreach介绍
见：ArrayList和LinkedList的几种循环遍历方式及性能对比分析中介绍。

 

(2) HashMap遍历方式结果分析
从上面知道for each与显示调用Iterator等价，上表的结果中可以看出除了第三种方式(for each map.keySet())，再调用get获取方式外，其他三种方式性能相当。本例还是hash值散列较好的情况，若散列算法较差，第三种方式会更加耗时。
我们看看HashMap entrySet和keySet的源码

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private final class KeyIterator extends HashIterator <K> {
     public K next ( ) {
         return nextEntry ( ) . getKey ( ) ;
     }
}
 
private final class EntryIterator extends HashIterator < Map . Entry < K , V >> {
     public Map . Entry < K , V > next ( ) {
         return nextEntry ( ) ;
     }
}

分别是keySet()和entrySet()返回的set的迭代器，从中我们可以看到只是返回值不同而已，父类相同，所以性能相差不多。只是第三种方式多了一步根据key get得到value的操作而已。get的时间复杂度根据hash算法而异，源码如下：

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public V get ( Object key ) {
     if ( key == null )
         return getForNullKey ( ) ;
     Entry < K , V > entry = getEntry ( key ) ;
 
     return null == entry ? null : entry . getValue ( ) ;
}
 
/**
* Returns the entry associated with the specified key in the
* HashMap.  Returns null if the HashMap contains no mapping
* for the key.
*/
final Entry < K , V > getEntry ( Object key ) {
     int hash = ( key == null ) ? 0 : hash ( key ) ;
     for ( Entry < K , V > e = table [ indexFor ( hash , table . length ) ] ;
         e != null ;
         e = e . next ) {
         Object k ;
         if ( e . hash == hash &&
             ( ( k = e . key ) == key || ( key != null && key . equals ( k ) ) ) )
             return e ;
     }
     return null ;
}

get的时间复杂度取决于for循环循环次数，即hash算法。

 

4、结论总结

从上面的分析来看：
a. HashMap的循环，如果既需要key也需要value，直接用

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Map < String , String > map = new HashMap < String , String > ( ) ;
for ( Entry < String , String > entry : map . entrySet ( ) ) {
     entry . getKey ( ) ;
     entry . getValue ( ) ;
}

即可，foreach简洁易懂。

b. 如果只是遍历key而无需value的话，可以直接用

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Map < String , String > map = new HashMap < String , String > ( ) ;
for ( String key : map . keySet ( ) ) {
     // key process
}
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