Java 中for循环和foreach循环哪个更快？

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前言

在Java编程中，循环结构是程序员常用的控制流程，而for循环和foreach循环是其中比较常见的两种形式。关于它们哪一个更快的讨论一直存在。本文旨在探究Java中的for循环和foreach循环的性能差异，并帮助读者更好地选择适合自身需求的循环方式。通过详细比较它们的遍历效率、数据结构适用性和编译器优化等因素，我们将为大家揭示它们的差异和适用场景，以便您能够做出更明智的编程决策。

for循环与foreach循环的比较

小编认为for和foreach 之间唯一的实际区别是，对于可索引对象，我们无权访问索引。

for(int i = 0; i < mylist.length; i++) {
 if(i < 5) {
 //do something
 } else {
 //do other stuff
 }
}

但是，我们可以使用 foreach 创建一个单独的索引 int 变量。例如：

int index = -1;
for(int myint : mylist) {
 index++;
 if(index < 5) {
 //do something
 } else {
 //do other stuff
 }
}

现在写一个简单的类，其中有 foreachTest() 方法，该方法使用 forEach 迭代列表。

import java.util.List;

public class ForEachTest {
        List<Integer> intList;
        
    public void foreachTest(){
        for(Integer i : intList){

        }
    }
}

编译这个类时，编译器会在内部将这段代码转换为迭代器实现。小编通过执行 javap -verbose IterateListTest 反编译代码。

public void foreachTest();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=3, args_size=1
         0: aload_0
         1: getfield      #19                 // Field intList:Ljava/util/List;
         4: invokeinterface #21,  1           // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator;
         9: astore_2
        10: goto          23
        13: aload_2
        14: invokeinterface #27,  1           // InterfaceMethod java/util/Iterator.next:()Ljava/lang/Object;
        19: checkcast     #33                 // class java/lang/Integer
        22: astore_1
        23: aload_2
        24: invokeinterface #35,  1           // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z
        29: ifne          13
        32: return
      LineNumberTable:
        line 9: 0
        line 12: 32
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      33     0  this   Lcom/greekykhs/springboot/ForEachTest;
      StackMapTable: number_of_entries = 2
        frame_type = 255 /* full_frame */
          offset_delta = 13
          locals = [ class com/greekykhs/springboot/ForEachTest, top, class java/util/Iterator ]
          stack = []
        frame_type = 9 /* same */

从上面的字节码我们可以看到:

a). getfield命令用于获取变量整数。

b).调用List.iterator获取迭代器实例

c).调用iterator.hasNext，如果返回true，则调用iterator.next方法。

下边来做一下性能测试。在 IterateListTest 的主要方法中，创建了一个列表并使用 for 和 forEach 循环对其进行迭代。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class IterateListTest {
        public static void main(String[] args) {
                List<Integer> mylist = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            mylist.add(i);
        }

        long forLoopStartTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < mylist.size(); i++) {mylist.get(i);}

        long forLoopTraversalCost =System.currentTimeMillis()-forLoopStartTime;
        System.out.println("for loop traversal cost for ArrayList= "+ forLoopTraversalCost);

        long forEachStartTime = System.currentTimeMillis();
        for (Integer integer : mylist) {}

        long forEachTraversalCost =System.currentTimeMillis()-forEachStartTime;
        System.out.println("foreach traversal cost for ArrayList= "+ forEachTraversalCost);
        }
}

结果如下：

总结

观察结果显示，for循环的性能优于for-each循环。然后再使用LinkedList比较它们的性能差异。对于 LinkedList 来说，for-each循环展现出更好的性能。ArrayList内部使用连续存储的数组，因此数据的检索时间复杂度为 O(1)，通过索引可以直接访问数据。而 LinkedList 使用双向链表结构，当我们使用 for 循环进行遍历时，每次都需要从链表头节点开始，导致时间复杂度达到了 O(n*n)，因此在这种情况下，for-each 循环更适合操作 LinkedList。