Map遍历方式方式及性能测试

Java Map遍历方式方式及性能测试


1. 阐述

对于Java中Map的遍历方式,很多文章都推荐使用entrySet,认为其比keySet的效率高很多。理由是:entrySet方法一次拿到所有key和value的集合;而keySet拿到的只是key的集合,针对每个key,都要去Map中额外查找一次value,从而降低了总体效率。那么实际情况如何呢?

为了解遍历性能的真实差距,包括在遍历key+value、遍历key、遍历value等不同场景下的差异,我试着进行了一些对比测试。

2. 对比测试

一开始只进行了简单的测试,但结果却表明keySet的性能更好,这一点让我很是费解,不都说entrySet明显好于keySet吗?为了进一步地进行验证,于是采用了不同的测试数据进行更详细的对比测试。

2.1 测试数据

2.1.1 HashMap测试数据

HashMap-1,大小为100万,key和value均为String,key的值为1、2、3……1000000:

Map map = new HashMap();  
String key, value;  
for (i = 1; i <= num; i++) {  
    key = "" + i;  
    value = "value";  
    map.put(key, value);  
}

HashMap-2,大小为100万,key和value均为String,key的值为50、100、150、200、……、50000000:

Map map = new HashMap();  
String key, value;  
for (i = 1; i <= num; i++) {  
    key = "" + (i * 50);  
    value = "value";  
    map.put(key, value);  
}

2.1.2 TreeMap测试数据

TreeMap-1,大小为100万,key和value均为String,key的值为1、2、3……1000000:

Map map = new TreeMap();  
String key, value;  
for (i = 1; i <= num; i++) {  
    key = "" + i;  
    value = "value";  
    map.put(key, value);  
}

TreeMap-2,大小为100万,key和value均为String,key的值为50、100、150、200、……、50000000,更离散:

Map map = new TreeMap();  
String key, value;  
for (i = 1; i <= num; i++) {  
    key = "" + (i * 50);  
    value = "value";  
    map.put(key, value);  
}

2.2 测试场景

分别使用keySet、entrySet和values的多种写法测试三种场景:遍历key+value、遍历key、遍历value的场景。

2.2.1 遍历key+value

keySet遍历key+value(写法1):

Iterator iter = map.keySet().iterator();  
while (iter.hasNext()) {  
    key = iter.next();  
    value = map.get(key);  
}

keySet遍历key+value(写法2):

for (String key : map.keySet()) {  
    value = map.get(key);  
}

entrySet遍历key+value(写法1):

Iterator> iter = map.entrySet().iterator();  
Entry entry;  
while (iter.hasNext()) {  
    entry = iter.next();  
    key = entry.getKey();  
    value = entry.getValue();  
}

entrySet遍历key+value(写法2):

for (Entry entry: map.entrySet()) {  
    key = entry.getKey();  
    value = entry.getValue();  
}

2.2.2 遍历key

keySet遍历key(写法1):

Iterator iter = map.keySet().iterator();  
while (iter.hasNext()) {  
    key = iter.next();  
}

keySet遍历key(写法2):

for (String key : map.keySet()) {  
}

entrySet遍历key(写法1):

Iterator> iter = map.entrySet().iterator();   
while (iter.hasNext()) {  
    key = iter.next().getKey();  
}

entrySet遍历key(写法2):

for (Entry entry: map.entrySet()) {  
    key = entry.getKey();  
}

2.2.3 遍历value

keySet遍历value(写法1):

Iterator iter = map.keySet().iterator();  
while (iter.hasNext()) {  
    value = map.get(iter.next());  
}

keySet遍历value(写法2):

for (String key : map.keySet()) {  
    value = map.get(key);  
}

entrySet遍历value(写法1):

Iterator> iter = map.entrySet().iterator();  
while (iter.hasNext()) {  
value = iter.next().getValue();  
}

entrySet遍历value(写法2):

for (Entry entry: map.entrySet()) {  
    value = entry.getValue();  
}

values遍历value(写法1):

Iterator iter = map.values().iterator();  
while (iter.hasNext()) {  
value = iter.next();  
}

values遍历value(写法2):

for (String value : map.values()) {  
}

2.3 测试结果

2.3.1 HashMap测试结果

单位:毫秒 HashMap-1 HashMap-2
keySet遍历key+value(写法1) 39 93
keySet遍历key+value(写法2) 3 8 87
entrySet遍历key+value(写法1) 43 86
entrySet遍历key+value(写法2) 43 85
单位:毫秒 HashMap-1 HashMap-2
keySet遍历key(写法1) 27 65
keySet遍历key(写法2) 26 64
entrySet遍历key(写法1) 35 75
entrySet遍历key(写法2) 34 74
单位:毫秒 HashMap-1 HashMap-2
keySet遍历value(写法1) 38 87
keySet遍历value(写法2) 37 87
entrySet遍历value(写法1) 34 61
entrySet遍历value(写法2) 32 62
values遍历value(写法1) 26 48
values遍历value(写法2) 26 48

2.3.2 TreeMap测试结果

单位:毫秒 TreeMap-1 TreeMap-2
keySet遍历key+value(写法1) 430 451
keySet遍历key+value(写法2) 429 450
entrySet遍历key+value(写法1) 77 84
entrySet遍历key+value(写法2) 70 68
单位:毫秒 TreeMap-1 TreeMap-2
keySet遍历key(写法1) 50 49
keySet遍历key(写法2) 49 48
entrySet遍历key(写法1) 66 64
entrySet遍历key(写法2) 65 63
单位:毫秒 TreeMap-1 TreeMap-2
keySet遍历value(写法1) 432 448
keySet遍历value(写法2) 430 448
entrySet遍历value(写法1) 62 61
entrySet遍历value(写法2) 62 61
values遍历value(写法1) 46 46
values遍历value(写法2) 45 46

3. 结论

3.1 如果你使用HashMap

同时遍历key和value时,keySet与entrySet方法的性能差异取决于key的具体情况,如复杂度(复杂对象)、离散度、冲突率等。换言之,取决于HashMap查找value的开销。entrySet一次性取出所有 key和value的操作是有性能开销的,当这个损失小于HashMap查找value的开销时,entrySet的性能优势就会体现出来。例如上述对比测试中,当key是最简单的数值字符串时,keySet可能反而会更高效,耗时比entrySet少10%。总体来说还是推荐使用entrySet。因为当key很简单时,其性能或许会略低于keySet,但却是可控的;而随着key的复杂化,entrySet的优势将会明显体现出来。当然,我们可以根据实际情况进行选择
只遍历key时,keySet方法更为合适,因为entrySet将无用的value也给取出来了,浪费了性能和空间。在上述测试结果中,keySet比entrySet方法耗时少23%。
只遍历value时,使用vlaues方法是最佳选择,entrySet会略好于keySet方法。
在不同的遍历写法中,推荐使用如下写法,其效率略高一些:

for (String key : map.keySet()) {  
    value = map.get(key);  
}
for (Entry entry: map.entrySet()) {  
    key = entry.getKey();  
    value = entry.getValue();  
}
for (String value : map.values()) {  
}

3.2 如果你使用TreeMap

同时遍历key和value时,与HashMap不同,entrySet的性能远远高于keySet。这是由TreeMap的查询效率决定的,也就是说,TreeMap查找value的开销较大,明显高于entrySet一次性取出所有key和value的开销。因此,遍历TreeMap时强烈推荐使用entrySet方法。
只遍历key时,keySet方法更为合适,因为entrySet将无用的value也给取出来了,浪费了性能和空间。在上述测试结果中,keySet比entrySet方法耗时少24%。
只遍历value时,使用vlaues方法是最佳选择,entrySet也明显优于keySet方法。
在不同的遍历写法中,推荐使用如下写法,其效率略高一些:

for (String key : map.keySet()) {  
    value = map.get(key);  
}
for (Entry entry: map.entrySet()) {  
    key = entry.getKey();  
    value = entry.getValue();  
}
for (String value : map.values()) {  
}

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