Map 遍歷分析

1. 闡述

　　對於Java中Map的遍歷方式，很多文章都推薦使用entrySet，認爲其比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中額外查找一次value，從而降低了總體效率。那麼實際情況如何呢？

　　爲了解遍歷性能的真實差距，包括在遍歷key+value、遍歷key、遍歷value等不同場景下的差異，我試着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的性能更好，這一點讓我很是費解，不都說entrySet明顯好於keySet嗎？爲了進一步地進行驗證，於是採用了不同的測試數據進行更詳細的對比測試。

2.1 測試數據

2.1.1 HashMap測試數據

• HashMap-1，大小爲100萬，key和value均爲String，key的值爲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，大小爲100萬，key和value均爲String，key的值爲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測試數據

• TreeMap-1，大小爲100萬，key和value均爲String，key的值爲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，大小爲100萬，key和value均爲String，key的值爲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方法的性能差異取決於key的具體情況，如複雜度（複雜對象）、離散度、衝突率等。換言之，取決於HashMap查找value的開銷。entrySet一次性取出所有key和value的操作是有性能開銷的，當這個損失小於HashMap查找value的開銷時，entrySet的性能優勢就會體現出來。例如上述對比測試中，當key是最簡單的數值字符串時，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。因爲當key很簡單時，其性能或許會略低於keySet，但卻是可控的；而隨着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方法更爲合適，因爲entrySet將無用的value也給取出來了，浪費了性能和空間。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的性能遠遠高於keySet。這是由TreeMap的查詢效率決定的，也就是說，TreeMap查找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方法更爲合適，因爲entrySet將無用的value也給取出來了，浪費了性能和空間。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()) {

}