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HashMap 遍历1.迭代器 EntrySet2.迭代器 KeySet3.ForEach EntrySet4.ForEach KeySet5.Lambda6.Streams API 单线程7.Streams API 多线程性能测试结论字节码分析性能分析安全性测试1.迭代器方式2.For 循环方式3.Lambda 方式4.Stream 方式小结总结 Java Map随着 JDK 1.8 Streams API 的发布，使得 HashMap 拥有了更多的遍历的方式： HashMap 遍历HashMap 遍历从大的方向来说，可分为以下 4 类： 迭代器（Iterator）方式遍历；For Each 方式遍历；Lambda 表达式遍历（JDK 1.8+）;Streams API 遍历（JDK 1.8+）。但每种类型下又有不同的实现方式，因此具体的遍历方式又可以分为以下 7 种： 使用迭代器（Iterator）EntrySet 的方式进行遍历；使用迭代器（Iterator）KeySet 的方式进行遍历；使用 For Each EntrySet 的方式进行遍历；使用 For Each KeySet 的方式进行遍历；使用 Lambda 表达式的方式进行遍历；使用 Streams API 单线程的方式进行遍历；使用 Streams API 多线程的方式进行遍历。 1.迭代器 EntrySetpublic class HashMapTest { public static void main(String[] args) { // 创建并赋值 HashMap Map map = new HashMap(); map.put(1, "Java"); map.put(2, "JDK"); map.put(3, "Spring Framework"); map.put(4, "MyBatis framework"); map.put(5, "Java8"); // 遍历 Iterator iterator = map.entrySet().iterator(); while (iterator.hasNext()) { Map.Entry entry = iterator.next(); System.out.println(entry.getKey()); System.out.println(entry.getValue()); } }} 以上程序的执行结果为：1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java8 2.迭代器 KeySetpublic class HashMapTest { public static void main(String[] args) { // 创建并赋值 HashMap Map map = new HashMap(); map.put(1, "Java"); map.put(2, "JDK"); map.put(3, "Spring Framework"); map.put(4, "MyBatis framework"); map.put(5, "Java8"); // 遍历 Iterator iterator = map.keySet().iterator(); while (iterator.hasNext()) { Integer key = iterator.next(); System.out.println(key); System.out.println(map.get(key)); } }}以上程序的执行结果为： 1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java8 3.ForEach EntrySetpublic class HashMapTest { public static void main(String[] args) { // 创建并赋值 HashMap Map map = new HashMap(); map.put(1, "Java"); map.put(2, "JDK"); map.put(3, "Spring Framework"); map.put(4, "MyBatis framework"); map.put(5, "Java8"); // 遍历 for (Map.Entry entry : map.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey()); System.out.println(entry.getValue()); } }}以上程序的执行结果为： 1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java8 4.ForEach KeySetpublic class HashMapTest { public static void main(String[] args) { // 创建并赋值 HashMap Map map = new HashMap(); map.put(1, "Java"); map.put(2, "JDK"); map.put(3, "Spring Framework"); map.put(4, "MyBatis framework"); map.put(5, "Java8"); // 遍历 for (Integer key : map.keySet()) { System.out.println(key); System.out.println(map.get(key)); } }}以上程序的执行结果为： 1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java8 5.Lambdapublic class HashMapTest { public static void main(String[] args) { // 创建并赋值 HashMap Map map = new HashMap(); map.put(1, "Java"); map.put(2, "JDK"); map.put(3, "Spring Framework"); map.put(4, "MyBatis framework"); map.put(5, "Java8"); // 遍历 map.forEach((key, value) -> { System.out.println(key); System.out.println(value); }); }}以上程序的执行结果为： 1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java8 6.Streams API 单线程public class HashMapTest { public static void main(String[] args) { // 创建并赋值 HashMap Map map = new HashMap(); map.put(1, "Java"); map.put(2, "JDK"); map.put(3, "Spring Framework"); map.put(4, "MyBatis framework"); map.put(5, "Java8"); // 遍历 map.entrySet().stream().forEach((entry) -> { System.out.println(entry.getKey()); System.out.println(entry.getValue()); }); }}以上程序的执行结果为： 1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java8 7.Streams API 多线程public class HashMapTest { public static void main(String[] args) { // 创建并赋值 HashMap Map map = new HashMap(); map.put(1, "Java"); map.put(2, "JDK"); map.put(3, "Spring Framework"); map.put(4, "MyBatis framework"); map.put(5, "Jav8"); // 遍历 map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> { System.out.println(entry.getKey()); System.out.println(entry.getValue()); }); }}以上程序的执行结果为： 4 MyBatis framework 5 Java 1 Java8 2 JDK 3 Spring Framework 性能测试使用 Oracle 官方提供的性能测试工具 JMH（Java Microbenchmark Harness，JAVA 微基准测试套件）来测试一下这 7 种循环的性能。首先要引入 JMH 框架，在 pom.xml 文件中添加如下配置： org.openjdk.jmh jmh-core 1.23 org.openjdk.jmh jmh-generator-annprocess 1.23 provided然后编写测试代码，如下所示： @BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 测试完成时间@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)@Warmup(iterations = 2, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 预热 2 轮，每次 1s@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 测试 5 轮，每次 1s@Fork(1) // fork 1 个线程@State(Scope.Thread) // 每个测试线程一个实例public class HashMapCycleTest { static Map map = new HashMap() {{ // 添加数据 for (int i = 0; i { Integer k = key; String v = value; }); } @Benchmark public void streamApi() { // 单线程遍历 map.entrySet().stream().forEach((entry) -> { Integer k = entry.getKey(); String v = entry.getValue(); }); } public void parallelStreamApi() { // 多线程遍历 map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> { Integer k = entry.getKey(); String v = entry.getValue(); }); }}所有被添加了 @Benchmark 注解的方法都会被测试，因为 parallelStream 为多线程版本性能一定是最好的，所以就不参与测试了，其他 6 个方法的测试结果如下：其中 Units 为 ns/op 意思是执行完成时间（单位为纳秒），而 Score 列为平均执行时间， ± 符号表示误差。从以上结果可以看出，两个 entrySet 的性能相近，并且执行速度最快，接下来是 stream ，然后是两个 keySet，性能最差的是 KeySet 。 注：以上结果基于测试环境：JDK 1.8 / Mac mini (2018) / Idea 2020.1 结论:::info 从以上结果可以看出 entrySet 的性能比 keySet 的性能高出了一倍之多，因此应该尽量使用 entrySet 来实现 Map 集合的遍历。 ::: 字节码分析要理解以上的测试结果，需要把所有遍历代码通过 javac 编译成字节码来看具体的原因。编译后，使用 Idea 打开字节码，内容如下： //// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA// (powered by Fernflower decompiler)//package com.example;import java.util.HashMap;import java.util.Iterator;import java.util.Map;import java.util.Map.Entry;public class HashMapTest { static Map map = new HashMap() { { for(int var1 = 0; var1 { System.out.println(var0); System.out.println(var1); }); } public static void streamApi() { map.entrySet().stream().forEach((var0) -> { System.out.println(var0.getKey()); System.out.println((String)var0.getValue()); }); } public static void parallelStreamApi() { map.entrySet().parallelStream().forEach((var0) -> { System.out.println(var0.getKey()); System.out.println((String)var0.getValue()); }); }}从结果可以看出，除了 Lambda 和 Streams API 之外，通过迭代器循环和 for 循环的遍历的 EntrySet 最终生成的代码是一样的，他们都是在循环中创建了一个遍历对象 Entry ，代码如下： public static void entrySet() { Iterator var0 = map.entrySet().iterator(); while(var0.hasNext()) { Entry var1 = (Entry)var0.next(); System.out.println(var1.getKey()); System.out.println((String)var1.getValue()); }}public static void forEachEntrySet() { Iterator var0 = map.entrySet().iterator(); while(var0.hasNext()) { Entry var1 = (Entry)var0.next(); System.out.println(var1.getKey()); System.out.println((String)var1.getValue()); }}而 KeySet 的代码也是类似的，如下所示： public static void keySet() { Iterator var0 = map.keySet().iterator(); while(var0.hasNext()) { Integer var1 = (Integer)var0.next(); System.out.println(var1); System.out.println((String)map.get(var1)); }} public static void forEachKeySet() { Iterator var0 = map.keySet().iterator(); while(var0.hasNext()) { Integer var1 = (Integer)var0.next(); System.out.println(var1); System.out.println((String)map.get(var1)); }}所以在使用迭代器或是 for 循环 EntrySet 时，他们的性能都是相同的，因为他们最终生成的字节码基本都是一样的；同理 KeySet 的两种遍历方式也是类似的。 性能分析EntrySet 之所以比 KeySet 的性能高是因为，KeySet 在循环时使用了 map.get(key)，而 map.get(key) 相当于又遍历了一遍 Map 集合去查询 key 所对应的值。为什么要用“又”这个词？因为在使用迭代器或者 for 循环时，其实已经遍历了一遍 Map 集合了，因此再使用 map.get(key) 查询时，相当于遍历了两遍。而 EntrySet 只遍历了一遍 Map 集合，之后通过代码“Entry entry = iterator.next()”把对象的 key 和 value 值都放入到了 Entry 对象中，因此再获取 key 和 value 值时就无需再遍历 Map 集合，只需要从 Entry 对象中取值就可以了。所以，EntrySet 的性能比 KeySet 的性能高出了一倍，因为 KeySet 相当于循环了两遍 Map 集合，而 EntrySet 只循环了一遍。 安全性测试接下来从「安全」的角度入手，来分析那种遍历方式更安全。把以上遍历划分为四类进行测试：迭代器方式、For 循环方式、Lambda 方式和 Stream 方式，测试代码如下。 1.迭代器方式Iterator iterator = map.entrySet().iterator();while (iterator.hasNext()) { Map.Entry entry = iterator.next(); if (entry.getKey() == 1) { // 删除 System.out.println("del:" + entry.getKey()); iterator.remove(); } else { System.out.println("show:" + entry.getKey()); }}以上程序的执行结果： show:0 del:1 show:2 测试结果：迭代器中循环删除数据安全。 2.For 循环方式for (Map.Entry entry : map.entrySet()) { if (entry.getKey() == 1) { // 删除 System.out.println("del:" + entry.getKey()); map.remove(entry.getKey()); } else { System.out.println("show:" + entry.getKey()); }}以上程序的执行结果：测试结果：For 循环中删除数据非安全。 3.Lambda 方式map.forEach((key, value) -> { if (key == 1) { System.out.println("del:" + key); map.remove(key); } else { System.out.println("show:" + key); }});以上程序的执行结果：测试结果：Lambda 循环中删除数据非安全。Lambda 删除的正确方式： // 根据 map 中的 key 去判断删除map.keySet().removeIf(key -> key == 1);map.forEach((key, value) -> { System.out.println("show:" + key);});以上程序的执行结果： show:0 show:2 从上面的代码可以看出，可以先使用 Lambda 的 removeIf 删除多余的数据，再进行循环是一种正确操作集合的方式。 4.Stream 方式map.entrySet().stream().forEach((entry) -> { if (entry.getKey() == 1) { System.out.println("del:" + entry.getKey()); map.remove(entry.getKey()); } else { System.out.println("show:" + entry.getKey()); }});以上程序的执行结果：测试结果：Stream 循环中删除数据非安全。Stream 循环的正确方式： map.entrySet().stream().filter(m -> 1 != m.getKey()).forEach((entry) -> { if (entry.getKey() == 1) { System.out.println("del:" + entry.getKey()); } else { System.out.println("show:" + entry.getKey()); }});以上程序的执行结果： show:0 show:2 从上面的代码可以看出，可以使用 Stream 中的 filter 过滤掉无用的数据，再进行遍历也是一种安全的操作集合的方式。 小结不能在遍历中使用集合 map.remove() 来删除数据，这是非安全的操作方式，但是可以使用迭代器的 iterator.remove() 的方法来删除数据，这是安全的删除集合的方式。同样的也可以使用 Lambda 中的 removeIf 来提前删除数据，或者是使用 Stream 中的 filter 过滤掉要删除的数据进行循环，这样都是安全的，还可以在 for 循环前删除数据在遍历也是线程安全的。 总结了解了HashMap 4 种遍历方式：迭代器、for、lambda、stream，以及具体的 7 种遍历方法，综合性能和安全性来看，应该尽量使用迭代器（Iterator）来遍历 EntrySet 的遍历方式来操作 Map 集合，这样就会既安全又高效了。 |
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