美文网首页Java工程师知识树
Java基础-集合类-集合遍历

Java基础-集合类-集合遍历

作者: HughJin | 来源:发表于2020-12-28 09:19 被阅读0次

    Java工程师知识树 / Java基础


    遍历方法的实现原理

    • 1、传统的for循环遍历,基于计数器的:
      遍历者自己在集合外部维护一个计数器,然后依次读取每一个位置的元素,当读取到最后一个元素后,停止。主要就是需要按元素的位置来读取元素。
    • 2、迭代器遍历,Iterator:
      每一个具体实现的数据集合,一般都需要提供相应的Iterator。相比于传统for循环,Iterator取缔了显式的遍历计数器。所以基于顺序存储集合的Iterator可以直接按位置访问数据。而基于链式存储集合的Iterator,正常的实现,都是需要保存当前遍历的位置。然后根据当前位置来向前或者向后移动指针。
    • 3、foreach循环遍历:
      根据反编译的字节码可以发现,foreach内部也是采用了Iterator的方式实现,只不过Java编译器帮我们生成了这些代码。

    各遍历方式对于不同的存储方式,性能如何?

    • 1、传统的for循环遍历,基于计数器的:
      因为是基于元素的位置,按位置读取。所以我们可以知道,对于顺序存储,因为读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(1),所以遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n)。而对于链式存储,因为读取特定位置元素的平均时间复杂度是O(n),所以遍历整个集合的平均时间复杂度为O(n2)(n的平方)。
      ArrayList按位置读取的代码:直接按元素位置读取。
      LinkedList按位置读取的代码:每次都需要从第0个元素开始向后读取。其实它内部也做了小小的优化。
    • 2、迭代器遍历,Iterator:
      那么对于RandomAccess类型的集合来说,没有太多意义,反而因为一些额外的操作,还会增加额外的运行时间。但是对于Sequential Access的集合来说,就有很重大的意义了,因为Iterator内部维护了当前遍历的位置,所以每次遍历,读取下一个位置并不需要从集合的第一个元素开始查找,只要把指针向后移一位就行了,这样一来,遍历整个集合的时间复杂度就降低为O(n);
      (这里只用LinkedList做例子)LinkedList的迭代器,内部实现,就是维护当前遍历的位置,然后操作指针移动就可以了:
    • 3、foreach循环遍历:
      分析Java字节码可知,foreach内部实现原理,也是通过Iterator实现的,只不过这个Iterator是Java编译器帮我们生成的,所以我们不需要再手动去编写。但是因为每次都要做类型转换检查,所以花费的时间比Iterator略长。时间复杂度和Iterator一样。

    各遍历方式的适用于什么场合?

    • 1、传统的for循环遍历,基于计数器的:
      顺序存储:读取性能比较高。适用于遍历顺序存储集合。
      链式存储:时间复杂度太大,不适用于遍历链式存储的集合。
    • 2、迭代器遍历,Iterator:
      顺序存储:如果不是太在意时间,推荐选择此方式,毕竟代码更加简洁,也防止了Off-By-One的问题。
      链式存储:意义就重大了,平均时间复杂度降为O(n),还是挺诱人的,所以推荐此种遍历方式。
    • 3、foreach循环遍历:
      foreach只是让代码更加简洁了,但是他有一些缺点,就是遍历过程中不能操作数据集合(删除等),所以有些场合不使用。而且它本身就是基于Iterator实现的,但是由于类型转换的问题,所以会比直接使用Iterator慢一点,但是还好,时间复杂度都是一样的。所以怎么选择,参考上面两种方式,做一个折中的选择。

    Java遍历集合的最佳实践是什么?

    Java数据集合框架中,提供了一个RandomAccess接口,该接口没有方法,只是一个标记。通常被List接口的实现使用,用来标记该List的实现是否支持Random Access。
    一个数据集合实现了该接口,就意味着它支持Random Access,按位置读取元素的平均时间复杂度为O(1)。比如ArrayList。
    而没有实现该接口的,就表示不支持Random Access。比如LinkedList。
    所以看来JDK开发者也是注意到这个问题的,那么推荐的做法就是,如果想要遍历一个List,那么先判断是否支持Random Access,也就是 list instanceof RandomAccess。
    比如:

    if (list instanceof RandomAccess) {
        //使用传统的for循环遍历。
    } else {
        //使用Iterator或者foreach。
    }
    

    相关文章

      网友评论

        本文标题:Java基础-集合类-集合遍历

        本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/kwqinktx.html