Java Map遍歷方式方式及效能測試
1. 闡述
對於Java中Map的遍歷方式,很多文章都推薦使用entrySet,認為其比keySet的效率高很多。理由是:entrySet方法一次拿到所有key和value的集合;而keySet拿到的只是key的集合,針對每個key,都要去Map中額外查詢一次value,從而降低了總體效率。那麼實際情況如何呢?
為了解遍歷效能的真實差距,包括在遍歷key+value、遍歷key、遍歷value等不同場景下的差異,我試著進行了一些對比測試。
2. 對比測試
一開始只進行了簡單的測試,但結果卻表明keySet的效能更好,這一點讓我很是費解,不都說entrySet明顯好於keySet嗎?為了進一步地進行驗證,於是採用了不同的測試資料進行更詳細的對比測試。
2.1 測試資料
2.1.1 HashMap測試資料
HashMap-1,大小為100萬,key和value均為String,key的值為1、2、3……1000000:
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); String key, value; for (i = 1; i <= num; i++) { key = "" + i; value = "value"; map.put(key, value); }
HashMap-2,大小為100萬,key和value均為String,key的值為50、100、150、200、……、50000000:
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); String key, value; for (i = 1; i <= num; i++) { key = "" + (i * 50); value = "value"; map.put(key, value); }
2.1.2 TreeMap測試資料
TreeMap-1,大小為100萬,key和value均為String,key的值為1、2、3……1000000:
Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>(); String key, value; for (i = 1; i <= num; i++) { key = "" + i; value = "value"; map.put(key, value); }
TreeMap-2,大小為100萬,key和value均為String,key的值為50、100、150、200、……、50000000,更離散:
Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>(); String key, value; for (i = 1; i <= num; i++) { key = "" + (i * 50); value = "value"; map.put(key, value); }
2.2 測試場景
分別使用keySet、entrySet和values的多種寫法測試三種場景:遍歷key+value、遍歷key、遍歷value的場景。
2.2.1 遍歷key+value
keySet遍歷key+value(寫法1):
Iterator<String> iter = map.keySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { key = iter.next(); value = map.get(key); }
keySet遍歷key+value(寫法2):
for (String key : map.keySet()) { value = map.get(key); }
entrySet遍歷key+value(寫法1):
Iterator<Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator(); Entry<String, String> entry; while (iter.hasNext()) { entry = iter.next(); key = entry.getKey(); value = entry.getValue(); }
entrySet遍歷key+value(寫法2):
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) { key = entry.getKey(); value = entry.getValue(); }
2.2.2 遍歷key
keySet遍歷key(寫法1):
Iterator<String> iter = map.keySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { key = iter.next(); }
keySet遍歷key(寫法2):
for (String key : map.keySet()) { }
entrySet遍歷key(寫法1):
Iterator<Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { key = iter.next().getKey(); }
entrySet遍歷key(寫法2):
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) { key = entry.getKey(); }
2.2.3 遍歷value
keySet遍歷value(寫法1):
Iterator<String> iter = map.keySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { value = map.get(iter.next()); }
keySet遍歷value(寫法2):
for (String key : map.keySet()) { value = map.get(key); }
entrySet遍歷value(寫法1):
Iterator<Entry<String, String>> iter = map.entrySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { value = iter.next().getValue(); }
entrySet遍歷value(寫法2):
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) { value = entry.getValue(); }
values遍歷value(寫法1):
Iterator<String> iter = map.values().iterator(); while (iter.hasNext()) { value = iter.next(); }
values遍歷value(寫法2):
for (String value : map.values()) { }
2.3 測試結果
2.3.1 HashMap測試結果
單位:毫秒 |
HashMap-1 |
HashMap-2 |
keySet遍歷key+value(寫法1) |
39 |
93 |
keySet遍歷key+value(寫法2) |
38 |
87 |
entrySet遍歷key+value(寫法1) |
43 |
86 |
entrySet遍歷key+value(寫法2) |
43 |
85 |
單位:毫秒 |
HashMap-1 |
HashMap-2 |
keySet遍歷key(寫法1) |
27 |
65 |
keySet遍歷key(寫法2) |
26 |
64 |
entrySet遍歷key(寫法1) |
35 |
75 |
entrySet遍歷key(寫法2) |
34 |
74 |
單位:毫秒 |
HashMap-1 |
HashMap-2 |
keySet遍歷value(寫法1) |
38 |
87 |
keySet遍歷value(寫法2) |
37 |
87 |
entrySet遍歷value(寫法1) |
34 |
61 |
entrySet遍歷value(寫法2) |
32 |
62 |
values遍歷value(寫法1) |
26 |
48 |
values遍歷value(寫法2) |
26 |
48 |
2.3.2 TreeMap測試結果
單位:毫秒 |
TreeMap-1 |
TreeMap-2 |
keySet遍歷key+value(寫法1) |
430 |
451 |
keySet遍歷key+value(寫法2) |
429 |
450 |
entrySet遍歷key+value(寫法1) |
77 |
84 |
entrySet遍歷key+value(寫法2) |
70 |
68 |
單位:毫秒 |
TreeMap-1 |
TreeMap-2 |
keySet遍歷key(寫法1) |
50 |
49 |
keySet遍歷key(寫法2) |
49 |
48 |
entrySet遍歷key(寫法1) |
66 |
64 |
entrySet遍歷key(寫法2) |
65 |
63 |
單位:毫秒 |
TreeMap-1 |
TreeMap-2 |
keySet遍歷value(寫法1) |
432 |
448 |
keySet遍歷value(寫法2) |
430 |
448 |
entrySet遍歷value(寫法1) |
62 |
61 |
entrySet遍歷value(寫法2) |
62 |
61 |
values遍歷value(寫法1) |
46 |
46 |
values遍歷value(寫法2) |
45 |
46 |
3. 結論
3.1 如果你使用HashMap
- 同時遍歷key和value時,keySet與entrySet方法的效能差異取決於key的具體情況,如複雜度(複雜物件)、離散度、衝突率等。換言之,取決於HashMap查詢value的開銷。entrySet一次性取出所有 key和value的操作是有效能開銷的,當這個損失小於HashMap查詢value的開銷時,entrySet的效能優勢就會體現出來。例如上述對比測試中,當key是最簡單的數值字串時,keySet可能反而會更高效,耗時比entrySet少10%。總體來說還是推薦使用entrySet。因為當key很簡單時,其效能或許會略低於keySet,但卻是可控的;而隨著key的複雜化,entrySet的優勢將會明顯體現出來。當然,我們可以根據實際情況進行選擇
- 只遍歷key時,keySet方法更為合適,因為entrySet將無用的value也給取出來了,浪費了效能和空間。在上述測試結果中,keySet比entrySet方法耗時少23%。
- 只遍歷value時,使用vlaues方法是最佳選擇,entrySet會略好於keySet方法。
- 在不同的遍歷寫法中,推薦使用如下寫法,其效率略高一些:
for (String key : map.keySet()) { value = map.get(key); }
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) { key = entry.getKey(); value = entry.getValue(); }
for (String value : map.values()) { }
3.2 如果你使用TreeMap
- 同時遍歷key和value時,與HashMap不同,entrySet的效能遠遠高於keySet。這是由TreeMap的查詢效率決定的,也就是說,TreeMap查詢value的開銷較大,明顯高於entrySet一次性取出所有key和value的開銷。因此,遍歷TreeMap時強烈推薦使用entrySet方法。
- 只遍歷key時,keySet方法更為合適,因為entrySet將無用的value也給取出來了,浪費了效能和空間。在上述測試結果中,keySet比entrySet方法耗時少24%。
- 只遍歷value時,使用vlaues方法是最佳選擇,entrySet也明顯優於keySet方法。
- 在不同的遍歷寫法中,推薦使用如下寫法,其效率略高一些:
for (String key : map.keySet()) { value = map.get(key); }
for (Entry<String, String> entry: map.entrySet()) { key = entry.getKey(); value = entry.getValue(); }
for (String value : map.values()) { }
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