Day10-Java中HashMap几种遍历方式与性能分析

简介: 笔记

先上结论:

  • Java中HashMap有四种遍历方式,七种遍历方法
  • 使用迭代器(Iterator)EntrySet 的方式进行遍历性能最高,最安全


(1)HashMap遍历


接下来我们来看每种遍历方式的具体实现代码。

package com.tset.three;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
/**
 * @author :caizhengjie
 * @description:TODO
 * @date :2021/7/24 11:00 下午
 */
public class TestMap {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建map集合
        Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
        map.put(1, "Alex");
        map.put(2, "Lucy");
        map.put(3, "Pony");
        map.put(4, "Jerry");
        map.put(5, "Jack");
        /**
         * 循环遍历map集合的几种方式(四种遍历方式,七种遍历方法)
         * 可以分为四大类:
         * 1.迭代器(Iterator)方式遍历
         * 2.For Each 方式遍历
         * 3.Lambda 表达式遍历(JDK 1.8+)
         * 4.Streams API 遍历(JDK 1.8+)
         *
         * 但每种类型下又有不同的实现方式,因此具体的遍历方式又可以分为以下 7 种:
         * 1.使用迭代器(Iterator)EntrySet 的方式进行遍历;
         * 2.使用迭代器(Iterator)KeySet 的方式进行遍历;
         * 3.使用 For Each EntrySet 的方式进行遍历;
         * 4.使用 For Each KeySet 的方式进行遍历;
         * 5.使用 Lambda 表达式的方式进行遍历;
         * 6.使用 Streams API 单线程的方式进行遍历;
         * 7.使用 Streams API 多线程的方式进行遍历;
         */
        /**
         * 1.使用迭代器(Iterator)EntrySet 的方式进行遍历;
         */
        Iterator<Map.Entry<Integer,String>> iterator1 = map.entrySet().iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Map.Entry<Integer,String> entry = iterator1.next();
            System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
        }
        /**
         * 2.使用迭代器(Iterator)KeySet 的方式进行遍历;
         */
        Iterator<Integer> iterator2 = map.keySet().iterator();
        while (iterator2.hasNext()){
            Integer key = iterator2.next();
            System.out.println(key + " : " + map.get(key));
        }
        /**
         * 3.使用 For Each EntrySet 的方式进行遍历;
         */
        for (Map.Entry<Integer,String> entry : map.entrySet()){
            System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
        }
        /**
         * 4.使用 For Each KeySet 的方式进行遍历;
         */
        for (Integer key : map.keySet()){
            System.out.println(key + " : " + map.get(key));
        }
        /**
         * 5.使用 Lambda 表达式的方式进行遍历;
         */
        map.forEach((key,value) -> {
            System.out.println(key + " : " + value);
        });
        /**
         * 6.使用 Streams API 单线程的方式进行遍历;
         */
        map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
            System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
        });
        System.out.println("ss");
        /**
         * 7.使用 Streams API 多线程的方式进行遍历;
         */
        map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> {
            System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
        });
    }
}

运行结果:

1 : Alex
2 : Lucy
3 : Pony
4 : Jerry
5 : Jack


(2)性能分析


前面的结论说EntrySet的方式性能最高,EntrySet之所以比KeySet的性能高是因为,KeySet在循环时使用了map.get(key),而map.get(key)相当于又遍历了一遍 Map 集合去查询key所对应的值。为什么要用“又”这个词?那是因为在使用迭代器或者 for 循环时,其实已经遍历了一遍 Map 集合了,因此再使用map.get(key)查询时,相当于遍历了两遍。


而EntrySet只遍历了一遍 Map 集合,之后通过代码“Entry<Integer, String> entry = iterator.next()”把对象的key和value值都放入到了Entry对象中,因此再获取key和value值时就无需再遍历 Map 集合,只需要从Entry对象中取值就可以了。


所以,EntrySet的性能比KeySet的性能高出了一倍,因为KeySet相当于循环了两遍 Map 集合,而EntrySet只循环了一遍。


(3)安全性分析


上面我们了解到使用KeySet的遍历方式的性能最高,下面继续从安全性来分析一下哪种遍历方式更安全,以删除map集合中key为1的元素为例,分别测试以下四种方式删除map集合中的元素,分为安全删除与不安全删除。


使用迭代器的方式进行删除

使用For Each的方式进行删除

使用 Lambda 表达式的方式进行删除

使用 Stream 的方式进行删除


(3.1)迭代器的方式进行删除

/**
 * 1.使用迭代器的方式进行删除(安全删除)
 */
Iterator<Map.Entry<Integer,String>> iterator1 = map.entrySet().iterator();
while (iterator1.hasNext()){
    Map.Entry<Integer,String> entry = iterator1.next();
    if (entry.getKey() == 1){
        System.out.println("del " + " : " + entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
        iterator1.remove();
    } else {
        System.out.println("show " + " : " + entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
    }
}

运行结果:

del  : 1 : Alex
show  : 2 : Lucy
show  : 3 : Pony
show  : 4 : Jerry
show  : 5 : Jack

结论:迭代器中循环删除数据安全


(3.2)For Each的方式进行删除


/**
 * 2.使用For Each的方式进行删除(不安全)
 */
for (Map.Entry<Integer,String> entry : map.entrySet()){
    if (entry.getKey() == 1){
        System.out.println("del " + " : " + entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
        map.remove(entry.getKey());
    } else {
        System.out.println("show " + " : " + entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
    }
}

运行结果:可以看出抛出的是并发修改异常

del  : 1 : Alex
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
  at java.util.HashMap$HashIterator.nextNode(HashMap.java:1445)
  at java.util.HashMap$EntryIterator.next(HashMap.java:1479)
  at java.util.HashMap$EntryIterator.next(HashMap.java:1477)
  at com.tset.three.TestMapDel.main(TestMapDel.java:44)

结论:For Each中循环删除数据不安全


(3.3)Lambda 表达式的方式进行删除

/**
 * 3.使用 Lambda 表达式的方式进行删除(不安全);
 */
map.forEach((key,value) -> {
    if (key == 1){
        System.out.println("del " + " : " + key + " : " + value);
        map.remove(key);
    } else {
        System.out.println("show " + " : " + key + " : " + value);
    }
});

运行结果:

del  : 1 : Alex
show  : 2 : Lucy
show  : 3 : Pony
show  : 4 : Jerry
show  : 5 : Jack
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
  at java.util.HashMap.forEach(HashMap.java:1292)
  at com.tset.three.TestMapDel.main(TestMapDel.java:56)

测试结果:Lambda 循环中删除数据非安全

但是,Lambda 删除也有删除元素的正确方式

/**
 * 3.使用 Lambda 表达式的方式进行删除(安全);
 */
map.keySet().removeIf(key -> key == 1);
map.forEach((key,value) -> {
    System.out.println(key + " : " + value);
});

运行结果:

2 : Lucy
3 : Pony
4 : Jerry
5 : Jack

从上面的代码可以看出,可以先使用Lambda 的removeIf 删除多余的数据,再进行循环是一种正确操作集合的方式。


(3.4)Stream 的方式进行删除

 /**
  * 4.使用 Stream 的方式进行删除(不安全);
  */
 map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
     if (entry.getKey() == 1){
         System.out.println("del " + " : " + entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
         map.remove(entry.getKey());
     } else {
         System.out.println("show " + " : " + entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
     }
 });

运行结果:

del  : 1 : Alex
show  : 2 : Lucy
show  : 3 : Pony
show  : 4 : Jerry
show  : 5 : Jack
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
  at java.util.HashMap$EntrySpliterator.forEachRemaining(HashMap.java:1704)
  at java.util.stream.ReferencePipeline$Head.forEach(ReferencePipeline.java:580)
  at com.tset.three.TestMapDel.main(TestMapDel.java:77)

测试结果:Stream 循环中删除数据非安全。

Stream 循环的正确方式:

/**
 * 4.使用 Streams 的方式进行删除(安全);
 */
map.entrySet().stream().filter(m -> 1 != m.getKey()).forEach((entry) -> {
    System.out.println("show " + " : " + entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
});

运行结果:

show  : 2 : Lucy
show  : 3 : Pony
show  : 4 : Jerry
show  : 5 : Jack

从上面的代码可以看出,可以使用Stream 中的filter 过滤掉无用的数据,再进行遍历也是一种安全的操作集合的方式。


(4)总结


安全删除map集合元素:


可以使用迭代器删除元素

可以使用Lambda 中removeIf方法删除元素

可以使用Stream中的filter 过滤掉无用的数据,再进行遍历

不安全删除map集合元素:


使用For Each循环删除元素会抛出并发修改异常

注意:不要在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作。


总结HashMap 4 种遍历方式:迭代器、for、lambda、stream,以及具体的 7 种遍历方法,综合性能和安全性来看,我们应该尽量使用迭代器(Iterator)来遍历EntrySet的遍历方式来操作 Map 集合,这样就会既安全又高效了。



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