實(shí)現(xiàn)Java集合迭代的高性能

實(shí)現(xiàn)Java集合迭代的高性能

一、介紹

Java開發(fā)者經(jīng)常會(huì)遇到處理集合比如ArrayList、HashSet的情況Java 8也提供了Lambda表達(dá)式和Streaming API來簡(jiǎn)化集合相關(guān)的工作。在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景下無需考慮集合迭代的性能消耗。但是在一些極端情況下比如集合包含了上百萬條記錄的情況這個(gè)時(shí)候集合迭代就需要選擇正確的姿勢(shì)否則性能會(huì)較差。

使用JMH檢查下面每段代碼片段的運(yùn)行時(shí)間。

二、forEach vs. C Style vs. Stream API

迭代是一個(gè)非常基本的功能所有的編程語言都有簡(jiǎn)單的迭代語法允許程序員在集合上運(yùn)行迭代。Stream API可以通過Collections用非常直接的方式進(jìn)行迭代。

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

使用forEach循環(huán)也非常簡(jiǎn)單

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

C style方式的迭代其代碼要冗長(zhǎng)一些但仍然非常緊湊

public?List?forCStyle(BenchMarkState?state)?{ ????int?size?=?state.testData.size(); ????List?result?=?new?ArrayList<>(size); ????for(int?j?=?0;?j?

以上代碼的性能評(píng)分如下

Benchmark Mode Cnt Score Error Units

TestLoopPerformance.forCStyle avgt 200 18.068 ± 0.074 ms/op

TestLoopPerformance.forEach avgt 200 30.566 ± 0.165 ms/op

TestLoopPerformance.streamMultiThread avgt 200 79.433 ± 0.747 ms/op

TestLoopPerformance.streamSingleThread avgt 200 37.779 ± 0.485 ms/op

對(duì)于C style方式的迭代JVM只是簡(jiǎn)單地增加了一個(gè)整型變量它直接從內(nèi)存讀值。這使它非常快。但forEach迭代則不同根據(jù)Oracle官方文檔JVM必須把forEach轉(zhuǎn)換為迭代器并為每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)調(diào)用hasNext()。這就是為什么forEach比C style迭代慢。

forEach文檔(https://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/language/foreach.html)

三、哪一種迭代的性能最高

我們定義測(cè)試數(shù)據(jù)

@State(Scope.Benchmark) public?static?class?BenchMarkState?{ ????@Setup(Level.Trial) ????public?void?doSetup()?{ ????????for(int?i?=?0;?i?(500000); ????} ????public?Set?testData?=?new?HashSet<>(500000); }

Java Set同時(shí)支持Stream API和forEach循環(huán)。根據(jù)前面的測(cè)試如果我們把Set轉(zhuǎn)換為ArrayList看看性能是否有所提升。

public?List?forCStyle(BenchMarkState?state)?{ ????int?size?=?state.testData.size(); ????List?result?=?new?ArrayList<>(size); ????Integer[]?temp?=?(Integer[])?state.testData.toArray(new?Integer[size]); ????for(int?j?=?0;?j?

C style組合迭代的循環(huán)

public?List?forCStyleWithIteration(BenchMarkState?state)?{? int?size?=?state.testData.size();? List?result?=?new?ArrayList<>(size);? Iterator?iteration?=?state.testData.iterator();? for(int?j?=?0;?j?

forEach

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

看起來代碼簡(jiǎn)潔但并不理想因?yàn)槌跏蓟疉rrayList比較消耗資源。

Benchmark Mode Cnt Score Error Units

TestLoopPerformance.forCStyle avgt 200 6.013 ± 0.108 ms/op

TestLoopPerformance.forCStyleWithIteration avgt 200 4.281 ± 0.049 ms/op

TestLoopPerformance.forEach avgt 200 4.498 ± 0.026 ms/op

HashMap (HashSet uses HashMap

結(jié)論

在集合Collections上使用Foreach和Stream API是非常便利的方法寫這樣的代碼也顯得精煉。但要記住當(dāng)系統(tǒng)需要考慮性能和穩(wěn)定性因素時(shí)就應(yīng)該改寫這些循環(huán)。

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