文章目录
前言
for循环是开发时常用的语法之一，比如对数组，集合的遍历等，但是如果使用不好也会出现很多新能损耗的问题，今天就来讲解一下for循环的常用性能优化问题。
for循环 里面还有 for循环， 然后做一些数据匹配、处理 这种场景。
使用HashMap优化多级嵌套循环
m层嵌套的n次的for循环的时间复杂度为O(n^m)，如下所示：
优化前
public class forTradition {
public static void main(String[] args){
List<Student> stus = new ArrayList<>();
// 为stus写入10条数据 ... 略
List<Grade> gs = new ArrayList<>();
// 为gs写入10条数据 ... 略
for (int i = 0 ; i < stus.size() ; i++ ) {
Student stu = stus.get(i);
Integer id = stu.getId();
String stuName = stu.getName();
for (int j = 0 ; j < gs.size() ; j++ ) {
Grade g = gs.get(j);
if( id == g.getStuId() ) {
System.out.println( "学生：" + stuName + "，成绩：" + g.getValue() );
}
}
}
}
优化后
public class forNew {
public static void main(String[] args){
List<Student> stus = new ArrayList<>();
// 为stus写入10条数据 ... 略
List<Grade> gs = new ArrayList<>();
// 为gs写入10条数据 ... 略
Map<Integer,Integer> gradesMap =
gs.stream().collect(Collectors.toMap( data -> data.getStuId() , data -> data.getValue() );
for (int i = 0 ; i < stus.size() ; i++ ) {
Student stu = stus.get(i);
Integer value = gradesMap.get(stu.getId());
if( null != value ) {
System.out.println( "学生：" + stu.getName() + "，成绩：" + value );
}
}
}
}
for循环之性能优化
嵌套循环
嵌套循环是有俩层或者俩层以上的循环嵌套在一起，下面直接上代码说明。
外大内小嵌套
/**
* 大循环驱动小循环（即外大内小）
*/
private static void bigSmall() {
long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
for (int j = 0; j < 100; j++) {
}
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("外大内小耗时：" + (endTime - stratTime));
}
执行看一下结果耗时：
外大内小耗时：8743800
再看看外小内大耗时情况
外小内大嵌套
/**
* 小循环驱动大循环（即外小内大）
*/
private static void smallBig() {
long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
for (int j = 0; j < 10000000; j++) {
}
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("外小内大耗时：" + (endTime - stratTime));
}
执行看一下结果耗时：
外小内大耗时：6922600
好了，综合比较一下俩者的执行时间，时差还是很大的。
外小内大耗时：6922600 ；外大内小耗时：8743800
分析总结
由以上对比可知，优化后性能显著提升。嵌套循环应该遵循“外小内大”的原则，虽然循环次数没变，但是耗时却长了很大。这就好比你复制很多个小文件和复制几个大文件的区别，虽然总的大小没变，但是复制大文件明显比多个小文件更快。
循环变量的实例化
把循环变量的实例放在循环内：
/**
* 循环变量放在循环内
*/
private static void smallBigBetterTwo() {
long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
for (int j = 0; j < 10000000; j++) {
}
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("循环内变量耗时：" + (endTime - stratTime));
}
执行耗时：
循环内变量耗时：4934500
把循环变量的实例放在循环之外：
/**
-
循环变量放在循环外
*/
private static void smallBigBetter() {
long stratTime = System.nanoTime();
int i, j;
for (i = 0; i < 100; i++) {
for (j = 0; j < 10000000; j++) {}}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println(“循环外变量耗时：” + (endTime - stratTime));
}
执行耗时：
循环外变量耗时：5013800
对比一下把变量放在循环内和循环外对比耗时，发现时差还是挺大的：
循环内变量耗时：4934500；循环外变量耗时：5013800
分析总结
虽然优化效果并不明显，但是随着循环次数的增加，耗时会越来越大，优化效果则会越来越明显。分析：优化前需要实例化1+i=101次，优化后仅仅2次。总结：循环变量的实例化应放在循环外。
提取与循环无关的表达式
没有提取无关的表达式
/**
* 未提取无关的表达式
*/
private static void calculationInner() {
int a = 3;
int b = 7;
long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
i = i * a * b;
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("未提取耗时：" + (endTime - stratTime));
}
没有提取耗时：
未提取耗时：800
提取了无关的表达式
/**
* 提取无关的表达式
*/
private static void calculationOuter() {
int a = 3;
int b = 7;
int c = a * b;
long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
i = i * c;
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("已提取耗时：" + (endTime - stratTime));
}
提取了无关表达式耗时：
已提取耗时：500
分析总结
代码中a*b与循环无关，所以应该把它放到外面，避免重复计算。从理论角度分析，由于减少了计算次数，故优化后性能会更高。
消除循环终止判断时的方法调用
stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
}
endTime = System.nanoTime();
System.out.println("未优化list耗时："+(endTime - stratTime));
耗时：
未优化list耗时：253800
优化后
stratTime = System.nanoTime();
int size = list.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {
}
endTime = System.nanoTime();
System.out.println("优化list耗时："+(endTime - stratTime));
耗时：
优化list耗时：142500
分析总结
每次循环，list.size()都会被执行一次，这无疑会影响程序的性能，所以应该将其放到循环外面，用一个变量来缓存其size，不要让这一点点代码而消耗我们这么多性能。
异常捕获
在内部捕获异常
/**
* 在内部捕获异常
*/
private static void catchInner() {
long stratTime = System.nanoTime();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
try {
} catch (Exception e) {
}
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("在内部捕获异常耗时：" + (endTime - stratTime));
}
执行耗时：
在内部捕获异常耗时：3352700
在外部捕获异常
/**
* 在外部捕获异常
*/
private static void catchOuter() {
long stratTime = System.nanoTime();
try {
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
}
} catch (Exception e) {
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("在外部捕获异常耗时：" + (endTime - stratTime));
}
执行耗时：
在外部捕获异常耗时：2893600
分析总结：
捕获异常很占用资源，所以不要把try catch放到循环内部，优化后性能同样有好几个数量级的提升。另外， 《Effective Java》一书指出for-each循环优先于传统的for循环，它在简洁性和预防bug方面有着传统for循环无法媲美的优势，并且，没有性能方面的损失，因此，推荐使用for-each循环。