隨著 JDK 1.8 Streams API 的發(fā)布，使得 HashMap 擁有了更多的遍歷的方式，但應該選擇那種遍歷方式？反而成了一個問題。

本文先從 HashMap 的遍歷方法講起，然后再從性能、原理以及安全性等方面，來分析 HashMap 各種遍歷方式的優(yōu)勢與不足，本文主要內容如下圖所示：

HashMap 遍歷

HashMap 遍歷從大的方向來說，可分為以下 4 類：

迭代器（Iterator）方式遍歷；

For Each 方式遍歷；

Lambda 表達式遍歷（JDK 1.8+）;

Streams API 遍歷（JDK 1.8+）。

但每種類型下又有不同的實現方式，因此具體的遍歷方式又可以分為以下 7 種：

使用迭代器（Iterator）EntrySet 的方式進行遍歷；

使用迭代器（Iterator）KeySet 的方式進行遍歷；

使用 For Each EntrySet 的方式進行遍歷；

使用 For Each KeySet 的方式進行遍歷；

使用 Lambda 表達式的方式進行遍歷；

使用 Streams API 單線程的方式進行遍歷；

使用 Streams API 多線程的方式進行遍歷。

接下來我們來看每種遍歷方式的具體實現代碼。

1.迭代器?EntrySet

public?class?HashMapTest?{public?static?void?main(String[]?args)?{//?創(chuàng)建并賦值?HashMapMap<Integer,?String>?map?=?new?HashMap();map.put(1,?"Java");map.put(2,?"JDK");map.put(3,?"Spring?Framework");map.put(4,?"MyBatis?framework");map.put(5,?"Java中文社群");//?遍歷Iterator<Map.Entry<Integer,?String>>?iterator?=?map.entrySet().iterator();while?(iterator.hasNext())?{Map.Entry<Integer,?String>?entry?=?iterator.next();System.out.print(entry.getKey());System.out.print(entry.getValue());}} }

以上程序的執(zhí)行結果為：

1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java中文社群

2.迭代器 KeySet

public?class?HashMapTest?{public?static?void?main(String[]?args)?{//?創(chuàng)建并賦值?HashMapMap<Integer,?String>?map?=?new?HashMap();map.put(1,?"Java");map.put(2,?"JDK");map.put(3,?"Spring?Framework");map.put(4,?"MyBatis?framework");map.put(5,?"Java中文社群");//?遍歷Iterator<Integer>?iterator?=?map.keySet().iterator();while?(iterator.hasNext())?{Integer?key?=?iterator.next();System.out.print(key);System.out.print(map.get(key));}} }

以上程序的執(zhí)行結果為：

1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java中文社群

3.ForEach?EntrySet

public?class?HashMapTest?{public?static?void?main(String[]?args)?{//?創(chuàng)建并賦值?HashMapMap<Integer,?String>?map?=?new?HashMap();map.put(1,?"Java");map.put(2,?"JDK");map.put(3,?"Spring?Framework");map.put(4,?"MyBatis?framework");map.put(5,?"Java中文社群");//?遍歷for?(Map.Entry<Integer,?String>?entry?:?map.entrySet())?{System.out.print(entry.getKey());System.out.print(entry.getValue());}} }

以上程序的執(zhí)行結果為：

1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java中文社群

4.ForEach KeySet

public?class?HashMapTest?{public?static?void?main(String[]?args)?{//?創(chuàng)建并賦值?HashMapMap<Integer,?String>?map?=?new?HashMap();map.put(1,?"Java");map.put(2,?"JDK");map.put(3,?"Spring?Framework");map.put(4,?"MyBatis?framework");map.put(5,?"Java中文社群");//?遍歷for?(Integer?key?:?map.keySet())?{System.out.print(key);System.out.print(map.get(key));}} }

以上程序的執(zhí)行結果為：

1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java中文社群

5.Lambda

public?class?HashMapTest?{public?static?void?main(String[]?args)?{//?創(chuàng)建并賦值?HashMapMap<Integer,?String>?map?=?new?HashMap();map.put(1,?"Java");map.put(2,?"JDK");map.put(3,?"Spring?Framework");map.put(4,?"MyBatis?framework");map.put(5,?"Java中文社群");//?遍歷map.forEach((key,?value)?->?{System.out.print(key);System.out.print(value);});} }

以上程序的執(zhí)行結果為：

1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java中文社群

6.Streams API 單線程

public?class?HashMapTest?{public?static?void?main(String[]?args)?{//?創(chuàng)建并賦值?HashMapMap<Integer,?String>?map?=?new?HashMap();map.put(1,?"Java");map.put(2,?"JDK");map.put(3,?"Spring?Framework");map.put(4,?"MyBatis?framework");map.put(5,?"Java中文社群");//?遍歷map.entrySet().stream().forEach((entry)?->?{System.out.print(entry.getKey());System.out.print(entry.getValue());});} }

以上程序的執(zhí)行結果為：

1 Java 2 JDK 3 Spring Framework 4 MyBatis framework 5 Java中文社群

7.Streams API 多線程

public?class?HashMapTest?{public?static?void?main(String[]?args)?{//?創(chuàng)建并賦值?HashMapMap<Integer,?String>?map?=?new?HashMap();map.put(1,?"Java");map.put(2,?"JDK");map.put(3,?"Spring?Framework");map.put(4,?"MyBatis?framework");map.put(5,?"Java中文社群");//?遍歷map.entrySet().parallelStream().forEach((entry)?->?{System.out.print(entry.getKey());System.out.print(entry.getValue());});} }

以上程序的執(zhí)行結果為：

4 MyBatis framework 5 Java中文社群 1 Java 2 JDK 3 Spring Framework

性能測試

接下來我們使用 Oracle 官方提供的性能測試工具 JMH（Java Microbenchmark Harness，JAVA 微基準測試套件）來測試一下這 7 種循環(huán)的性能。

首先，我們先要引入 JMH 框架，在 pom.xml?文件中添加如下配置：

<!--?https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-core?--> <dependency><groupId>org.openjdk.jmh</groupId><artifactId>jmh-core</artifactId><version>1.23</version> </dependency>

然后編寫測試代碼，如下所示：

import?org.openjdk.jmh.annotations.*; import?org.openjdk.jmh.runner.Runner; import?org.openjdk.jmh.runner.RunnerException; import?org.openjdk.jmh.runner.options.Options; import?org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;import?java.util.HashMap; import?java.util.Iterator; import?java.util.Map; import?java.util.concurrent.TimeUnit;@BenchmarkMode(Mode.Throughput)?//?測試類型：吞吐量 @OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS) @Warmup(iterations?=?2,?time?=?1,?timeUnit?=?TimeUnit.SECONDS)?//?預熱?2?輪，每次?1s @Measurement(iterations?=?5,?time?=?3,?timeUnit?=?TimeUnit.SECONDS)?//?測試?5?輪，每次?3s @Fork(1)?//?fork?1?個線程 @State(Scope.Thread)?//?每個測試線程一個實例 public?class?HashMapCycle?{static?Map<Integer,?String>?map?=?new?HashMap()?{{//?添加數據for?(int?i?=?0;?i?<?10;?i++)?{put(i,?"val:"?+?i);}}};public?static?void?main(String[]?args)?throws?RunnerException?{//?啟動基準測試Options?opt?=?new?OptionsBuilder().include(HashMapCycle.class.getSimpleName())?//?要導入的測試類.output("/Users/admin/Desktop/jmh-map.log")?//?輸出測試結果的文件.build();new?Runner(opt).run();?//?執(zhí)行測試}@Benchmarkpublic?void?entrySet()?{//?遍歷Iterator<Map.Entry<Integer,?String>>?iterator?=?map.entrySet().iterator();while?(iterator.hasNext())?{Map.Entry<Integer,?String>?entry?=?iterator.next();System.out.println(entry.getKey());System.out.println(entry.getValue());}}@Benchmarkpublic?void?keySet()?{//?遍歷Iterator<Integer>?iterator?=?map.keySet().iterator();while?(iterator.hasNext())?{Integer?key?=?iterator.next();System.out.println(key);System.out.println(map.get(key));}}@Benchmarkpublic?void?forEachEntrySet()?{//?遍歷for?(Map.Entry<Integer,?String>?entry?:?map.entrySet())?{System.out.println(entry.getKey());System.out.println(entry.getValue());}}@Benchmarkpublic?void?forEachKeySet()?{//?遍歷for?(Integer?key?:?map.keySet())?{System.out.println(key);System.out.println(map.get(key));}}@Benchmarkpublic?void?lambda()?{//?遍歷map.forEach((key,?value)?->?{System.out.println(key);System.out.println(value);});}@Benchmarkpublic?void?streamApi()?{//?單線程遍歷map.entrySet().stream().forEach((entry)?->?{System.out.println(entry.getKey());System.out.println(entry.getValue());});}@Benchmarkpublic?void?parallelStreamApi()?{//?多線程遍歷map.entrySet().parallelStream().forEach((entry)?->?{System.out.println(entry.getKey());System.out.println(entry.getValue());});} }

所有被添加了 @Benchmark?注解的方法都會被測試，測試結果如下：

其中 Score 列表示平均執(zhí)行時間， ±?符號表示誤差。從以上結果可以看出，如果加上后面的誤差值的話，可以得出的結論是，除了并行循環(huán)的 parallelStream?性能比極高之外（多線程方式性能肯定比較高），其他方式的遍歷方法在性能方面幾乎沒有任何差別。

注：以上結果基于測試環(huán)境：JDK 1.8 / Mac mini (2018) / Idea 2020.1

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性能原理分析

要理解性能測試的結果，我們需要把所有遍歷代碼通過 javac，編譯成字節(jié)碼來看具體的原因，編譯之后我們使用 Idea 打開字節(jié)碼信息，內容如下：

// //?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<Integer,?String>?map?=?new?HashMap()?{{for(int?var1?=?0;?var1?<?2;?++var1)?{this.put(var1,?"val:"?+?var1);}}};public?HashMapTest()?{}public?static?void?main(String[]?var0)?{entrySet();keySet();forEachEntrySet();forEachKeySet();lambda();streamApi();parallelStreamApi();}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?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?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());}}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));}}public?static?void?lambda()?{map.forEach((var0,?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());});} }

從結果可以看出，除了 Lambda 和 Streams API 之外，通過迭代器循環(huán)和 for?循環(huán)的遍歷的 EntrySet?最終生成的代碼是一樣的，他們都是在循環(huán)中創(chuàng)建了一個遍歷對象 Entry ，如下所示：

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());} }

而通過迭代器和 for?循環(huán)遍歷的 KeySet?代碼也是一樣的，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));} }

可以看出 KeySet?在循環(huán)中創(chuàng)建了一個 Integer?的局部變量，并且值是從 map?對象中直接獲取的。

所以通過字節(jié)碼來看，使用 EntrySet?和 KeySet?代碼差別不是很大，并不像網上說的那樣 KeySet?的性能遠不如?EntrySet，因此從性能的角度來說?EntrySet 和 KeySet?幾乎是相近的，但從代碼的優(yōu)雅型和可讀性來說，還是推薦使用? EntrySet。

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安全性測試

從上面的性能測試結果和原理分析，我想大家應該選用那種遍歷方式，已經心中有數的，而接下來我們就從「安全」的角度入手，來分析那種遍歷方式更安全。

我們把以上遍歷劃分為四類進行測試：迭代器方式、For 循環(huán)方式、Lambda 方式和 Stream 方式，測試代碼如下。

1.迭代器方式

Iterator<Map.Entry<Integer,?String>>?iterator?=?map.entrySet().iterator(); while?(iterator.hasNext())?{Map.Entry<Integer,?String>?entry?=?iterator.next();if?(entry.getKey()?==?1)?{//?刪除System.out.println("del:"?+?entry.getKey());iterator.remove();}?else?{System.out.println("show:"?+?entry.getKey());} }

以上程序的執(zhí)行結果：

show:0

del:1

show:2

測試結果：迭代器中循環(huán)刪除數據安全。

2.For 循環(huán)方式

for?(Map.Entry<Integer,?String>?entry?:?map.entrySet())?{if?(entry.getKey()?==?1)?{//?刪除System.out.println("del:"?+?entry.getKey());map.remove(entry.getKey());}?else?{System.out.println("show:"?+?entry.getKey());} }

以上程序的執(zhí)行結果：

測試結果：For 循環(huán)中刪除數據非安全。

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);} });

以上程序的執(zhí)行結果：

測試結果：Lambda 循環(huán)中刪除數據非安全。

Lambda 刪除的正確方式：

//?根據?map?中的?key?去判斷刪除 map.keySet().removeIf(key?->?key?==?1); map.forEach((key,?value)?->?{System.out.println("show:"?+?key); });

以上程序的執(zhí)行結果：

show:0

show:2

從上面的代碼可以看出，可以先使用 Lambda?的 removeIf?刪除多余的數據，再進行循環(huán)是一種正確操作集合的方式。

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());} });

以上程序的執(zhí)行結果：

測試結果：Stream 循環(huán)中刪除數據非安全。

Stream 循環(huán)的正確方式：

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());} });

以上程序的執(zhí)行結果：

show:0

show:2

從上面的代碼可以看出，可以使用 Stream?中的 filter?過濾掉無用的數據，再進行遍歷也是一種安全的操作集合的方式。

小結

我們不能在遍歷中使用集合 map.remove()?來刪除數據，這是非安全的操作方式，但我們可以使用迭代器的 iterator.remove()?的方法來刪除數據，這是安全的刪除集合的方式。同樣的我們也可以使用 Lambda 中的 removeIf?來提前刪除數據，或者是使用 Stream 中的 filter?過濾掉要刪除的數據進行循環(huán)，這樣都是安全的，當然我們也可以在 for?循環(huán)前刪除數據在遍歷也是線程安全的。

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總結

本文我們講了 HashMap 4 大類（迭代器、for、lambda、stream）遍歷方式，以及具體的 7 種遍歷方法，除了 Stream 的并行循環(huán)，其他幾種遍歷方法的性能差別不大，但從簡潔性和優(yōu)雅性上來看，Lambda 和 Stream 無疑是最適合的遍歷方式。

除此之外我們還從「安全性」方面測試了 4 大類遍歷結果，從安全性來講，我們應該使用迭代器提供的?iterator.remove()?方法來進行刪除，這種方式是安全的在遍歷中刪除集合的方式，或者使用 Stream 中的 filter 過濾掉要刪除的數據再進行循環(huán)，也是安全的操作方式。

總體來說，本文提供了 7 種方式肯定也不是最全的，我是想給讀者在使用 HashMap 時多一種選擇，然而選擇那一種形式的寫法，要綜合：性能、安全性、使用環(huán)境的 JDK 版本以及優(yōu)雅性和可讀性等方面來綜合考慮。最后，歡迎各位在評論區(qū)補充并留言，寫出你們的想法。

有道無術，術可成；有術無道，止于術

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的HashMap 的 7 种遍历方式与性能分析！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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