詳解java中多種通用遍歷方式

下面小編就為大家帶來一篇java集合遍歷的幾種方式總結及詳細比較。小編覺得蠻不錯的，現在就分享給大家，也給大家做個參考。一起跟著小編過來看看吧

集合類別的通用遍歷方式, 用迭代器迭代：

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

Map遍歷方式：

1、透過取得所有的key依照key來遍歷

//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.透過Map.entrySet使用iterator遍歷key和value

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、透過Map.entrySet遍歷key和value，推薦，尤其是容量大時

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());
}

4、透過Map.values()遍歷所有的value，但不能遍歷key

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

#List遍歷方式：

第一種：

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

第二個：

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

第三種：

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

第四種：

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

##資料元素是如何在內存中存放的？

主要有2種儲存方式：

#1、順序存儲，Random Access （Direct Access）：

這種方式，相鄰的資料元素存放於相鄰的記憶體位址中，整塊記憶體位址是連續的。可以根據元素的位置直接計算出記憶體位址，直接進行讀取。讀取一個特定位置元素的平均時間複雜度為O(1)。正常來說，只有基於

陣列實現的集合，才有這種特性。 Java中以ArrayList為代表。

2、鍊式存儲，Sequential Access：

這種方式，每一個資料元素，在記憶體中都不要求處於相鄰的位置，每個資料元素包含它下一個元素的記憶體位址。不可以根據元素的位置直接計算記憶體位址，只能依序讀取元素。讀取一個特定位置元素的平均時間複雜度為O(n)。主要以鍊錶為代表。 Java中以LinkedList為代表。

每個遍歷方法的實作原理是什麼？

1、傳統的for循環遍歷，基於計數器的：

遍歷者自己在集合外部維護一個計數器，然後依序讀取每個位置的元素，當讀取到最後一個元素後，停止。主要就是需要按元素的位置來讀取元素。

2、迭代器遍歷，Iterator：

#每一個具體實現的

資料集合，一般都需要提供對應的Iterator。相較於傳統for循環，Iterator取締了明確的遍歷計數器。所以基於順序儲存集合的Iterator可以直接按位置存取資料。而基於鍊式儲存集合的Iterator，正常的實現，都是需要保存目前遍歷的位置。然後根據當前位置來向前或向後移動指針。

3、foreach循環遍歷：

根據反編譯的字節碼可以發現，foreach內部也是採用了Iterator的方式實現，只不過Java編譯器幫我們產生了這些程式碼。

各遍歷方式對於不同的儲存方式，效能如何？

1、傳統的for循環遍歷，基於計數器的：

因為是基於元素的位置，按位置讀取。所以我們可以知道，對於順序存儲，因為讀取特定位置元素的平均時間複雜度是O(1)，所以遍歷整個集合的平均時間複雜度為O(n)。而對於鍊式存儲，因為讀取特定位置元素的平均時間複雜度是O(n)，所以遍歷整個集合的平均時間複雜度為O(n2)（n的平方）。

ArrayList按位置讀取的程式碼：直接按元素位置讀取。

transient Object[] elementData;

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

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

LinkedList按位置讀取的程式碼：每次都需要從第0個元素開始向後讀取。其實它內部也做了小小的優化。

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、迭代器遍歷，Iterator：

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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