Explication détaillée de diverses méthodes de traversée courantes en Java

L'éditeur suivant vous apportera un résumé et une comparaison détaillée de plusieurs méthodes de parcours de collection Java. L'éditeur le trouve plutôt bon, je vais donc le partager avec vous maintenant et le donner comme référence pour tout le monde. Suivons l'éditeur et jetons un coup d'œil.

La méthode générale de parcours de la classe de collection, utilisez l'itérateur pour itérer :

Iterator it = list.iterator();
while(it.hasNext()) {
　　Object obj = it.next();
}

Map méthode de traversée :

1. En récupérant toutes les clés, parcourez selon la clé

//Set<Integer> set = map.keySet(); //得到所有key的集合
for (Integer in : map.keySet()) {
  String str = map.get(in);//得到每个key多对用value的值
}

2. Utilisez l'itérateur pour parcourir la clé et la valeur via Map.entrySet

Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) {
   Map.Entry<Integer, String> entry = it.next();
    System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}

3. EntrySet, recommandé. Surtout lorsque la capacité est grande

for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
  //Map.entry<Integer,String> 映射项（键-值对） 有几个方法：用上面的名字entry
  //entry.getKey() ;entry.getValue(); entry.setValue();
  //map.entrySet() 返回此映射中包含的映射关系的 Set视图。
  System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
}

Parcourez toutes les valeurs via Map.values(), mais pas la clé<.>

for (String v : map.values()) {
  System.out.println("value= " + v);
}

Méthode de parcours de liste :

Première méthode :

for(Iterator iterator = list.iterator();iterator.hasNext();){          
  int i = (Integer) iterator.next();          
  System.out.println(i);        
}

Le deuxième type :

Iterator iterator = list.iterator();
while(iterator.hasNext()){
  int i = (Integer) iterator.next();
  System.out.println(i);
}

Le troisième type :

for (Object object : list) { 
  System.out.println(object); 
}

Le quatrième type :

for(int i = 0 ;i<list.size();i++) { 
  int j= (Integer) list.get(i);
  System.out.println(j); 
}

Comment les éléments de données sont-ils stockés en mémoire ?

Il existe deux méthodes de stockage principales :

1. (Accès directect) : De cette manière, les éléments de données adjacents sont stockés dans des adresses mémoire adjacentes et l'adresse mémoire entière est continue. L'adresse mémoire peut être directement calculée en fonction de la position de l'élément et lue directement. La complexité temporelle moyenne de la lecture d'un élément à une position spécifique est O(1). Normalement, seules les collections implémentées sur la base de

array

disposent de cette fonctionnalité. Java est représenté par ArrayList.

2. Stockage en chaîne, accès séquentiel : De cette façon, chaque élément de données n'est pas obligé d'être dans la même position dans le mémoire. position adjacente, chaque élément de données contient l’adresse mémoire de son élément suivant. L'adresse mémoire ne peut pas être calculée directement en fonction de la position de l'élément, les éléments ne peuvent être lus que dans l'ordre. La complexité temporelle moyenne de la lecture d'un élément à une position spécifique est O(n). Principalement représenté par des listes chaînées. Représenté par LinkedList en Java.

Quel est le principe de mise en œuvre de chaque méthode de traversée ?

1. Traversée traditionnelle for loop, basée sur un compteur : Maintenir un traverseur compteur en dehors de la collection, puis lisez les éléments à chaque position dans l'ordre et arrêtez-vous lorsque le dernier élément est lu. L'essentiel est de lire les éléments en fonction de leur position.

2. Parcours d'itérateur, Itérateur : Chaque implémentation concrète de la combinaison

ensemble de données

est généralement requise. Itérateur correspondant. Par rapport à la boucle for traditionnelle, Iterator élimine le compteur de parcours explicite. Par conséquent, un itérateur basé sur des collections stockées séquentiellement peut accéder directement aux données par position. L'implémentation normale d'Iterator basée sur des collections de stockage chaînées nécessite de sauvegarder la position actuelle parcourue. Déplacez ensuite le pointeur vers l’avant ou vers l’arrière en fonction de la position actuelle.

3. foreach parcours de boucle : Selon le bytecode décompilé, on peut constater que foreach est également utilisé en interne Il est implémenté sous la forme d'Iterator, mais le compilateur Java génère ces codes pour nous.

Quelles sont les performances de chaque méthode de traversée pour différentes méthodes de stockage ?

1. Traditionnel pour le parcours de boucle, basé sur le compteur : Parce qu'il est basé sur la position du élément, appuyez sur Position lue. Nous pouvons donc savoir que pour le stockage séquentiel, parce que la complexité temporelle moyenne de la lecture d'un élément à une position spécifique est O(1), la complexité temporelle moyenne du parcours de l'ensemble de la collection est O(n). Pour le stockage en chaîne, étant donné que la complexité temporelle moyenne de la lecture d'un élément à une position spécifique est O(n), la complexité temporelle moyenne du parcours de l'ensemble de la collection est O(n2) (n au carré).

Code ArrayList pour la lecture par position : lecture directe par position de l'élément.

transient Object[] elementData;

public E get(int index) {
  rangeCheck(index);
  return elementData(index);
}

E elementData(int index) {
  return (E) elementData[index];
}

Code de lecture de LinkedList par position : À chaque fois, vous devez lire à rebours à partir du 0ème élément. En fait, il a également procédé à de petites optimisations en interne.

transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;

public E get(int index) {
  checkElementIndex(index);
  return node(index).item;
}

Node<E> node(int index) {
  if (index < (size >> 1)) {  //查询位置在链表前半部分，从链表头开始查找
    Node<E> x = first;
    for (int i = 0; i < index; i++)
      x = x.next;
    return x;
  } else {           //查询位置在链表后半部分，从链表尾开始查找
    Node<E> x = last;
    for (int i = size - 1; i > index; i--)
      x = x.prev;
    return x;
  }
}

2. Parcours de l'itérateur, Itérateur :

那么对于RandomAccess类型的集合来说，没有太多意义，反而因为一些额外的操作，还会增加额外的运行时间。但是对于Sequential Access的集合来说，就有很重大的意义了，因为Iterator内部维护了当前遍历的位置，所以每次遍历，读取下一个位置并不需要从集合的第一个元素开始查找，只要把指针向后移一位就行了，这样一来，遍历整个集合的时间复杂度就降低为O(n)；
（这里只用LinkedList做例子）LinkedList的迭代器，内部实现，就是维护当前遍历的位置，然后操作指针移动就可以了：

代码：

public E next() {
  checkForComodification();
  if (!hasNext())
    throw new NoSuchElementException();

  lastReturned = next;
  next = next.next;
  nextIndex++;
  return lastReturned.item;
}

public E previous() {
  checkForComodification();
  if (!hasPrevious())
    throw new NoSuchElementException();

  lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
  nextIndex--;
  return lastReturned.item;
}

3、foreach循环遍历：

分析Java字节码可知，foreach内部实现原理，也是通过Iterator实现的，只不过这个Iterator是Java编译器帮我们生成的，所以我们不需要再手动去编写。但是因为每次都要做类型转换检查，所以花费的时间比Iterator略长。时间复杂度和Iterator一样。

Iterator和foreach字节码如下：

//使用Iterator的字节码：
  Code:
    0: new      #16         // class java/util/ArrayList
    3: dup
    4: invokespecial #18         // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
    7: astore_1
    8: aload_1
    9: invokeinterface #19, 1      // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
   14: astore_2
   15: goto     25
   18: aload_2
   19: invokeinterface #25, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
   24: pop
   25: aload_2
   26: invokeinterface #31, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
   31: ifne     18
   34: return
 
 
//使用foreach的字节码：
  Code:
    0: new      #16         // class java/util/ArrayList
    3: dup
    4: invokespecial #18         // Method java/util/ArrayList."<init>":()V
    7: astore_1
    8: aload_1
    9: invokeinterface #19, 1      // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
   14: astore_3
   15: goto     28
   18: aload_3
   19: invokeinterface #25, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
   24: checkcast   #31         // class loop/Model
   27: astore_2
   28: aload_3
   29: invokeinterface #33, 1      // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
   34: ifne     18
   37: return

各遍历方式的适用于什么场合？

1、传统的for循环遍历，基于计数器的：

顺序存储：读取性能比较高。适用于遍历顺序存储集合。

链式存储：时间复杂度太大，不适用于遍历链式存储的集合。

2、迭代器遍历，Iterator：

顺序存储：如果不是太在意时间，推荐选择此方式，毕竟代码更加简洁，也防止了Off-By-One的问题。

链式存储：意义就重大了，平均时间复杂度降为O(n)，还是挺诱人的，所以推荐此种遍历方式。

3、foreach循环遍历：

foreach只是让代码更加简洁了，但是他有一些缺点，就是遍历过程中不能操作数据集合（删除等），所以有些场合不使用。而且它本身就是基于Iterator实现的，但是由于类型转换的问题，所以会比直接使用Iterator慢一点，但是还好，时间复杂度都是一样的。所以怎么选择，参考上面两种方式，做一个折中的选择。

Java的最佳实践是什么？

Java数据集合框架中，提供了一个RandomAccess接口，该接口没有方法，只是一个标记。通常被List接口的实现使用，用来标记该List的实现是否支持Random Access。

一个数据集合实现了该接口，就意味着它支持Random Access，按位置读取元素的平均时间复杂度为O(1)。比如ArrayList。

而没有实现该接口的，就表示不支持Random Access。比如LinkedList。

所以看来JDK开发者也是注意到这个问题的，那么推荐的做法就是，如果想要遍历一个List，那么先判断是否支持Random Access，也就是 list instanceof RandomAccess。

比如：

if (list instanceof RandomAccess) {
  //使用传统的for循环遍历。
} else {
  //使用Iterator或者foreach。
}

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