字节码分析
要理解以上的测试结果,我们需要把所有遍历代码通过 javac
编译成字节码来看具体的原因。
编译后,我们使用 Idea 打开字节码,内容如下:
// // 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()); }); } }
从结果可以看出,除了 Lambda 和 Streams API 之外,通过迭代器循环和 for
循环的遍历的 EntrySet
最终生成的代码是一样的,他们都是在循环中创建了一个遍历对象 Entry
,代码如下:
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 KeySet
的代码也是类似的,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)); } }
所以我们在使用迭代器或是 for
循环 EntrySet
时,他们的性能都是相同的,因为他们最终生成的字节码基本都是一样的;同理 KeySet
的两种遍历方式也是类似的。
性能分析
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。
安全性测试
从上面的性能测试结果和原理分析,我想大家应该选用那种遍历方式,已经心中有数的,而接下来我们就从「安全」的角度入手,来分析那种遍历方式更安全。
我们把以上遍历划分为四类进行测试:迭代器方式、For 循环方式、Lambda 方式和 Stream 方式,测试代码如下。
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) { // 删除 System.out.println("del:" + entry.getKey()); iterator.remove(); } else { System.out.println("show:" + entry.getKey()); } }
以上程序的执行结果:
show:0
del:1
show:2
测试结果:迭代器中循环删除数据安全。
2.For 循环方式
for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) { if (entry.getKey() == 1) { // 删除 System.out.println("del:" + entry.getKey()); map.remove(entry.getKey()); } else { System.out.println("show:" + entry.getKey()); } }
以上程序的执行结果:
image.png
测试结果:For 循环中删除数据非安全。
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); } });
以上程序的执行结果:
测试结果:Lambda 循环中删除数据非安全。
Lambda 删除的正确方式:
// 根据 map 中的 key 去判断删除 map.keySet().removeIf(key -> key == 1); map.forEach((key, value) -> { System.out.println("show:" + key); });
以上程序的执行结果:
show:0
show:2
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。
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()); } });
以上程序的执行结果:
image.png
测试结果:Stream 循环中删除数据非安全。
Stream 循环的正确方式:
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()); } });
以上程序的执行结果:
show:0
show:2
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。
小结
我们不能在遍历中使用集合 map.remove()
来删除数据,这是非安全的操作方式,但我们可以使用迭代器的 iterator.remove()
的方法来删除数据,这是安全的删除集合的方式。同样的我们也可以使用 Lambda 中的 removeIf
来提前删除数据,或者是使用 Stream 中的 filter
过滤掉要删除的数据进行循环,这样都是安全的,当然我们也可以在 for
循环前删除数据在遍历也是线程安全的。
总结
本文我们讲了 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。