Java Map遍歷方式方式及效能測試

最初的幸福ever發表於2015-01-12

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

  1. 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
  2. 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%。
  3. 只遍歷value時,使用vlaues方法是最佳選擇,entrySet會略好於keySet方法。
  4. 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

  1. 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。
  2. 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%。
  3. 只遍歷value時,使用vlaues方法是最佳選擇,entrySet也明顯優於keySet方法。
  4. 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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