java基础之foreach

foreach实现原理

集合和数组可以用foreach进行元素访问是因为实现了java.lang.Iterable接口。

jdk api文档中是这样描述Iterable接口的：实现这个接口允许对象成为 "foreach" 语句的目标。不过咋一看Iterable接口并没啥特别之处，只是定义了一个迭代器而已。

public interface Iterable<T> {  

    /** 

     * Returns an iterator over a set of elements of type T. 

     *  

     * @return an Iterator. 

     */  

    Iterator<T> iterator();  
}

我们只需要知道一下事实就好

（1）For-each语法内部，对collection是用nested iteratoration来实现的，对数组是用下标遍历来实现。

（2）Java 5 及以上的编译器隐藏了基于iteration和下标遍历的内部实现。（注意，这里说的是“Java编译器”或Java语言对其实现做了隐藏，而不是某段Java代码对其实现做了隐藏，也就是说，我们在任何一段JDK的Java代码中都找不到这里被隐藏的实现。这里的实现，隐藏在了Java 编译器中，我们可能只能像这篇帖子中说的那样，查看一段For-each的Java代码编译成的字节码，从中揣测它到底是怎么实现的了）

下面对“For-each”和“其对等的iteration/index实现”的对比再简洁明了不过了。

For-each loop	Equivalent for loop
for (type var : arr) { body-of-loop }	for (int i = 0; i < arr.length; i++) { type var = arr[i]; body-of-loop }
for (type var : coll) { body-of-loop }	for (Iterator<type> iter = coll.iterator(); iter.hasNext(); ) { type var = iter.next(); body-of-loop }

foreach的限制

（1）使用For-each时对collection或数组中的元素不能做赋值操作。

（2）同时只能遍历一个collection或数组，不能同时遍历多余一个collection或数组。

（3）遍历过程中，collection或数组中同时只有一个元素可见，即只有“当前遍历到的元素”可见，而前一个或后一个元素是不可见的。

（4）只能正向遍历，不能反向遍历（相比之下，C++ STL中还有reverse_iterator, rbegin(), rend()之类的东西，可以反向遍历）。

（5）如果要兼容Java 5之前的Java版本，就不能使用For-each。

foreach和for的性能对比

今天我们来比较一下两种for循环对ArrayList和LinkList集合的循环性能比较。首先简单的了解一下ArrayList和LinkList的区别：
ArrayList：ArrayList是采用数组的形式保存对象的，这种方式将对象放在连续的内存块中，所以插入和删除时比较麻烦，查询比较方便。
LinkList：LinkList是将对象放在独立的空间中，而且每个空间中还保存下一个空间的索引，也就是数据结构中的链表结构，插入和删除比较方便，但是查找很麻烦，要从第一个开始遍历。

public static void main(String[] args) {
       //实例化arrayList  
    List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();  
    //实例化linkList  
    List<Integer> linkList = new LinkedList<Integer>();  
    
    //插入10万条数据  
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {  
        arrayList.add(i);  
        linkList.add(i);
    }
      
    int array = 0;  
    //用for循环arrayList  
    long arrayForStartTime = System.currentTimeMillis();  
    for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {  
        array = arrayList.get(i);  
    }  
    long arrayForEndTime = System.currentTimeMillis();  
    System.out.println("用for循环arrayList 10万次花费时间：" + (arrayForEndTime - arrayForStartTime) + "毫秒");  
      
    //用foreach循环arrayList  
    long arrayForeachStartTime = System.currentTimeMillis();  
    for(Integer in : arrayList){  
        array = in;  
    }  
    long arrayForeachEndTime = System.currentTimeMillis();  
    System.out.println("用foreach循环arrayList 10万次花费时间：" + (arrayForeachEndTime - arrayForeachStartTime ) + "毫秒");  
      
    //用for循环linkList  
    long linkForStartTime = System.currentTimeMillis();  
    int link = 0;  
    for (int i = 0; i < linkList.size(); i++) {  
        link = linkList.get(i);  
    }  
    long linkForEndTime = System.currentTimeMillis();  
    System.out.println("用for循环linkList 10万次花费时间：" + (linkForEndTime - linkForStartTime) + "毫秒");  
      
    //用froeach循环linkList  
    long linkForeachStartTime = System.currentTimeMillis();  
    for(Integer in : linkList){  
        link = in;  
    }  
    long linkForeachEndTime = System.currentTimeMillis();  
    System.out.println("用foreach循环linkList 10万次花费时间：" + (linkForeachEndTime - linkForeachStartTime ) + "毫秒");
}

循环10万次的时候，控制台打印结果：

结论：需要循环数组结构的数据时，建议使用普通for循环，因为for循环采用下标访问，对于数组结构的数据来说，采用下标访问比较好。需要循环链表结构的数据时，一定不要使用普通for循环，这种做法很糟糕，数据量大的时候有可能会导致系统崩溃。