Java for循环嵌套for循环，你需要懂的代码性能优化技巧

前言

本篇分析的技巧点其实是比较常见的，但是最近的几次的代码评审还是发现有不少兄弟没注意到。

所以还是想拿出来说下。
 

正文

是个什么场景呢？ 

就是 for循环 里面还有 for循环， 然后做一些数据匹配、处理 这种场景。

我们结合实例代码来看看。

场景示例：

比如我们现在拿到两个list 数据 ，

一个是 User List 集合 ；

另一个是 UserMemo List集合；


我们需要遍历 User List ，然后根据 userId 从 UserMemo List 里面取出 对应这个userId 的 content 值，做数据处理。

代码  User.java ：

  1. import lombok.Data;
  2.  
  3. @Data
  4. public class User {
  5.     private Long userId;
  6.     private String name;
  7. }

代码 UserMemo.java ：

  1. import lombok.Data;
  2.  
  3. @Data
  4. public class UserMemo {
  5.     private Long userId;
  6.     private String content;
  7. }

模拟 数据集合 ：

5W 条 user 数据 ， 3W条 userMemo数据 

  1.     public static List<User> getUserTestList() {
  2.         List<User> users = new ArrayList<>();
  3.         for (int i = 1; i <= 50000; i++) {
  4.             User user = new User();
  5.             user.setName(UUID.randomUUID().toString());
  6.             user.setUserId((long) i);
  7.             users.add(user);
  8.         }
  9.         return users;
  10.     }
  11.  
  12.     public static List<UserMemo> getUserMemoTestList() {
  13.         List<UserMemo> userMemos = new ArrayList<>();
  14.         for (int i = 30000; i >= 1; i--) {
  15.             UserMemo userMemo = new UserMemo();
  16.             userMemo.setContent(UUID.randomUUID().toString());
  17.             userMemo.setUserId((long) i);
  18.             userMemos.add(userMemo);
  19.         }
  20.         return userMemos;
  21.     }

先看平时大家不注意的时候可能会这样去写代码处理 ：

 ps： 其实数据量小的话，其实没多大性能差别，不过我们还是需要知道一些技巧点。

代码：

  1.     public static void main(String[] args) {
  2.         List<User> userTestList = getUserTestList();
  3.         List<UserMemo> userMemoTestList = getUserMemoTestList();
  4.  
  5.  
  6.         StopWatch stopWatch = new StopWatch();
  7.         stopWatch.start();
  8.  
  9.         for (User user : userTestList) {
  10.             Long userId = user.getUserId();
  11.             for (UserMemo userMemo : userMemoTestList) {
  12.                 if (userId.equals(userMemo.getUserId())) {
  13.                     String content = userMemo.getContent();
  14.                     System.out.println("模拟数据content 业务处理......"+content);
  15.                 }
  16.             }
  17.         }
  18.  
  19.  
  20.         stopWatch.stop();
  21.         System.out.println("最终耗时"+stopWatch.getTotalTimeMillis());
  22.  
  23.  
  24.     }

我们来看看 这时候的一个耗时情况 ：

相当于迭代了 5W * 3W 次 

可以看到用时 是 26857毫秒 

其实到这，插入个题外点，如果说每个userId 在 UserMemo List 里面 都是只有一条数据的场景。

  1.         for (User user : userTestList) {
  2.             Long userId = user.getUserId();
  3.             for (UserMemo userMemo : userMemoTestList) {
  4.                 if (userId.equals(userMemo.getUserId())) {
  5.                     String content = userMemo.getContent();
  6.                     System.out.println("模拟数据content 业务处理......"+content);
  7.                
  8.                 }
  9.             }
  10.         }
  11.         

单从这段代码有没有问题 ，有没有优化点。

显然是有的， 因为当我们从内循环UserMemo List里面找到匹配数据的时候， 没有做其他操作了。

这样 内for循环会继续下，直到跑完再进行下一轮整体循环。

所以，仅针对这种情形，1对1的或者说我们只需要找到一个匹配项，处理完后我们 应该使用 break 。


我们来看看 加上 break 的一个耗时情况 ：

 代码：

  1.     public static void main(String[] args) {
  2.         List<User> userTestList = getUserTestList();
  3.         List<UserMemo> userMemoTestList = getUserMemoTestList();
  4.  
  5.  
  6.         StopWatch stopWatch = new StopWatch();
  7.         stopWatch.start();
  8.  
  9.         for (User user : userTestList) {
  10.             Long userId = user.getUserId();
  11.             for (UserMemo userMemo : userMemoTestList) {
  12.                 if (userId.equals(userMemo.getUserId())) {
  13.                     String content = userMemo.getContent();
  14.                     System.out.println("模拟数据content 业务处理......"+content);
  15.                     break;
  16.                 }
  17.             }
  18.         }
  19.  
  20.  
  21.         stopWatch.stop();
  22.         System.out.println("最终耗时"+stopWatch.getTotalTimeMillis());
  23.  
  24.  
  25.     }

耗时情况：
 

可以看到 从 2W 多毫秒 变成了 1W 多毫秒， 这个break 加的很OK。

回到我们刚才, 平时需要for 循环 里面再 for 循环 这种方式，可以看到耗时是 2万6千多毫秒。

那如果场景更复杂一定， 是for 循环里面 for循环 多个或者， for循环里面还有一层for 循环 ，那这样代码耗时真的非常恐怖。


那么接下来这个技巧点是 使用map 去优化 ：

代码：
 

  1.     public static void main(String[] args) {
  2.         List<User> userTestList = getUserTestList();
  3.         List<UserMemo> userMemoTestList = getUserMemoTestList();
  4.  
  5.  
  6.         StopWatch stopWatch = new StopWatch();
  7.         stopWatch.start();
  8.         //使用stream() 记得一定要判空 这里没列出来，大家自己注意
  9.         Map<Long, String> contentMap =
  10.                 userMemoTestList.stream().collect(Collectors.toMap(UserMemo::getUserId, UserMemo::getContent));
  11.  
  12.         for (User user : userTestList) {
  13.             Long userId = user.getUserId();
  14.             String content = contentMap.get(userId);
  15.  
  16.             if (StringUtils.hasLength(content)) {
  17.                 System.out.println("模拟数据content 业务处理......" + content);
  18.             }
  19.  
  20.         }
  21.  
  22.         stopWatch.stop();
  23.         System.out.println("最终耗时" + stopWatch.getTotalTimeMillis());
  24.  
  25.  
  26.     }

看看耗时:

为什么 这么显著的效果 ？


这其实就是时间复杂度，

for循环嵌套for循环，


就好比 循环每一个 user ，拿出 userId 

需要在里面的循环从 userMemo list集合里面 按顺序去开盲盒匹配,


拿出第一个，看看userId ，拿出第二个，看看userId ，一直找匹配的。

而我们提前对 userMemo list集合 做一次 遍历，转存储在map里面 。


map的取值效率 在多数的情况下是能维持接近 O（1） 的 ， 毕竟数据结构摆着，数组加链表。


相当于拿到userId  想去开盲盒的时候， 根据userId 这个key  hash完能直接找到数组里面的索引标记位， 如果底下没链表（有的话O(logN)），直接取出来就完事了。

然后补充一个getNode的代码注释 ： 

  1.  
  2.     /**
  3.      * Implements Map.get and related methods.
  4.      * 这是个 Map.get 的实现 方法
  5.      * @param hash hash for key
  6.      * @param key the key
  7.      * @return the node, or null if none
  8.      */
  9. //    final 写死了 无法更改 返回 Node 传入查找的 hash 值 和 key键
  10.     final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
  11. //        tab 还是 哈希表
  12. //        first 哈希表找的链表红黑树对应的 头结点
  13. //        e 代表当前节点
  14. //        k 代表当前的 key
  15.         Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
  16. //        赋值 并过滤 哈希表 空的长度不够的 对应位置没存数据的 都直接 return null
  17.         if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
  18.             (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
  19. //            头结点就 找到了 hash相等值相等 或者 不空的 key 和当前节点 equals
  20.             if (first.hash == hash && // always check first node
  21.                 ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
  22.                 return first;
  23. //            头结点不匹配 没找到就 就用 next 找
  24.             if ((e = first.next) != null) {
  25. //                是不是红黑树 的
  26.                 if (first instanceof TreeNode)
  27.                     return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
  28. //                红黑树就直接 调用 红黑树内查找
  29.  
  30. //                不为空或者没找到就do while 循环
  31.                 do {
  32. //                    当前节点 找到了 hash相等值相等 或者 不空的 key 和当前节点 equals
  33.                     if (e.hash == hash &&
  34.                         ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
  35.                         return e;
  36.                 } while ((e = e.next) != null);
  37.             }
  38.         }
  39.         return null;
  40.     }
  41. =

按照目前以JDK8 的hash算法，起hash冲突的情况是非常非常少见了。
最恶劣的情况，只有当 全部key 都冲突， 全都分配到一个桶里面去都占用一个位置 ，这时候就是O（n），这种情景不需要去考虑。

好了，该篇就到这。

来源：https://blog.csdn.net/qq_35387940/article/details/129518893
posted @ 2023-03-20 22:20  程序员小明1024  阅读(212)  评论(0)  编辑  收藏  举报