ArrayList容器三种遍历元素方法的性能对比报告

上周有同事问我ArrayList容器中for循环、ForEach循环和iterator迭代哪种性能更好。其实在此之前我是没有测试过的，所以我想当然地认为，既然iterator方式需要先获取一个iterator，性能应该要差一些。

没有验证过的结论，如鲠在喉。

终于我还是写了下面这个小程序，来验证我的想法。

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import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.LinkedList;import java.util.List; public class ForEachIteratorForPerformanceTest{ public static void main(String[] args) { int loop_count = 100000; String test; List<String> list = new ArrayList<String>(); for (int i = 0; i < loop_count; i++) { list.add(String.valueOf(i)); } long start = System.nanoTime(); for (String s : list) { test = s; } System.out.println(System.nanoTime() - start); start = System.nanoTime(); for (Iterator<String> it = list.iterator(); it.hasNext();) { test = it.next(); } System.out.println(System.nanoTime() - start); start = System.nanoTime(); int size = list.size(); for (int i = 0; i < size; i++) { test = list.get(i); } System.out.println(System.nanoTime() - start); }}

结果大出我的意料之外。

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6582505 //ForEach方式遍历大小为十万的ArrayList消耗的时间，单位纳秒，大约6.5毫秒 4596135 //Iterator方式遍历大小为十万的ArrayList消耗的时间，单位纳秒，大约4.5毫秒 1522557 //For方式遍历大小为十万的ArrayList消耗的时间，单位纳秒，大约1.5毫秒

从上面的测试结果来看，for方式几乎是iterator方式的3倍，而iterator方式几乎是foreach的1.5倍！

秉着探究事实真相的精神，我们来分析下这到底是怎么一回事。

先来看foreach和iterator的差异性。下面是使用javap命令把java的字节码反编译后的Java虚拟机规范定义的字节代码指令，我们来对比下它们的差异性。

ForEach方式：

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55: aload 7 57: invokeinterface #41, 1; //InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object; 62: checkcast #20; //class java/lang/String 65: astore 6 67: aload 6 69: astore_2 70: aload 7 72: invokeinterface #47, 1; //InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z 77: ifne 55

Iterator方式：

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108: aload 6 110: invokeinterface #41, 1; //InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object; 115: checkcast #20; //class java/lang/String 118: astore_2 119: aload 6 121: invokeinterface #47, 1; //InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z 126: ifne 108

可以看出，foreach循环竟然是用iterator实现的，除了高亮标注的第4、5行外，其它的指令和显式使用iterator方式一模一样。令人不解的是，foreach循环竟然还比显式使用iterator的方式多出了两条指令。看来这就是foreach循环比iterator迭代慢的原因了。jdk5引入的这一新特性除了让代码看起来简洁外，并没有什么高明之处。有点小失望。

再来看看for循环的字节代码指令：

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160: aload_3 161: iload 7 163: invokeinterface #65, 2; //InterfaceMethod java/util/List.get:(I)Ljava/lang/Object; 168: checkcast #20; //class java/lang/String 171: astore_2 172: iinc 7, 1 175: iload 7 177: iload 6 179: if_icmplt 160

foreach和iterator方式的循环体中有两条invokeinterface的指令;而for循环中只有一条invokeinterface指令，其余的都是堆栈操作，而堆栈操作是快于invokeinterface操作的。这也是for循环快于iterator的原因。
这么看来，要遍历ArrayList中的元素，还是首推for循环，好处有两点：速度快
有的情况下你是需要一个索引号的，而for循环默认就提供了，iterator和foreach还得额外定义变量。
当然，上面的例子中for循环快于iterator是有条件限制的。还是拿上述例子来说，for循环中调用的是list.get方法，而该list是ArrayList，get方法其实就是根据数字下标获取对象。ArrayList的读取是非常快的，就那么几条汇编指令，时间复杂度是o(1)。但是如果把ArrayList换成LinkedList，for循环就会比iterator慢上2 ~ 3个数量级了。原因就在于linkedlist的get方法调用每次都要遍历一遍LinkedList，时间复杂度是o(n)。当然，罪魁祸首是LinkedList.get方法。我贴一个测试结果给你看就明白了。Java

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2359660 //ForEach方式遍历大小为一万的LinkedList消耗的时间，单位纳秒 284634 //Iterator方式遍历大小为一万的LinkedList消耗的时间，单位纳秒 182291581 //For方式遍历大小为一万的LinkedList消耗的时间，单位纳秒

因此，如果要遍历LinkedList容器中的元素，最好还是显式的使用iterator方法。