for循环之性能优化

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。

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

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：

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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。

总结：
以上是常用for循环需要注意到的地方，如果觉得对您有所帮助，不防给个小红心吧。

hirezy

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