Java 中for循環和foreach循環哪個更快？

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前言

在Java編程中，循環結構是程序員常用的控制流程，而for循環和foreach循環是其中比較常見的兩種形式。關於它們哪一個更快的討論一直存在。本文旨在探究Java中的for循環和foreach循環的性能差異，並幫助讀者更好地選擇適合自身需求的循環方式。通過詳細比較它們的遍歷效率、數據結構適用性和編譯器優化等因素，我們將爲大家揭示它們的差異和適用場景，以便您能夠做出更明智的編程決策。

for循環與foreach循環的比較

小編認爲for和foreach 之間唯一的實際區別是，對於可索引對象，我們無權訪問索引。

for(int i = 0; i < mylist.length; i++) {
 if(i < 5) {
 //do something
 } else {
 //do other stuff
 }
}

但是，我們可以使用 foreach 創建一個單獨的索引 int 變量。例如：

int index = -1;
for(int myint : mylist) {
 index++;
 if(index < 5) {
 //do something
 } else {
 //do other stuff
 }
}

現在寫一個簡單的類，其中有 foreachTest() 方法，該方法使用 forEach 迭代列表。

import java.util.List;

public class ForEachTest {
        List<Integer> intList;
        
    public void foreachTest(){
        for(Integer i : intList){

        }
    }
}

編譯這個類時，編譯器會在內部將這段代碼轉換爲迭代器實現。小編通過執行 javap -verbose IterateListTest 反編譯代碼。

public void foreachTest();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=3, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #19                 // Field intList:Ljava/util/List;
         4: invokeinterface #21,  1           // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
         9: astore_2
        10: goto          23
        13: aload_2
        14: invokeinterface #27,  1           // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
        19: checkcast     #33                 // class java/lang/Integer
        22: astore_1
        23: aload_2
        24: invokeinterface #35,  1           // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
        29: ifne          13
        32: return
      LineNumberTable:
        line 9: 0
        line 12: 32
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      33     0  this   Lcom/greekykhs/springboot/ForEachTest;
      StackMapTable: number_of_entries = 2
        frame_type = 255 /* full_frame */
          offset_delta = 13
          locals = [ class com/greekykhs/springboot/ForEachTest, top, class java/util/Iterator ]
          stack = []
        frame_type = 9 /* same */

從上面的字節碼我們可以看到:

a). getfield命令用於獲取變量整數。

b).調用List.iterator獲取迭代器實例

c).調用iterator.hasNext，如果返回true，則調用iterator.next方法。

下邊來做一下性能測試。在 IterateListTest 的主要方法中，創建了一個列表並使用 for 和 forEach 循環對其進行迭代。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class IterateListTest {
        public static void main(String[] args) {
                List<Integer> mylist = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            mylist.add(i);
        }

        long forLoopStartTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < mylist.size(); i++) {mylist.get(i);}

        long forLoopTraversalCost =System.currentTimeMillis()-forLoopStartTime;
        System.out.println("for loop traversal cost for ArrayList= "+ forLoopTraversalCost);

        long forEachStartTime = System.currentTimeMillis();
        for (Integer integer : mylist) {}

        long forEachTraversalCost =System.currentTimeMillis()-forEachStartTime;
        System.out.println("foreach traversal cost for ArrayList= "+ forEachTraversalCost);
        }
}

結果如下：

總結

觀察結果顯示，for循環的性能優於for-each循環。然後再使用LinkedList比較它們的性能差異。對於 LinkedList 來說，for-each循環展現出更好的性能。ArrayList內部使用連續存儲的數組，因此數據的檢索時間複雜度爲 O(1)，通過索引可以直接訪問數據。而 LinkedList 使用雙向鏈表結構，當我們使用 for 循環進行遍歷時，每次都需要從鏈表頭節點開始，導致時間複雜度達到了 O(n*n)，因此在這種情況下，for-each 循環更適合操作 LinkedList。