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()) {
}