HashMap的遍历

要介绍HashMap的四种循环遍历方式，各种方式的性能测试对比，根据HashMap的源码实现分析性能结果，总结结论。



1. Map的四种遍历方式
下面只是简单介绍各种遍历示例(以HashMap为例)，各自优劣会在本文后面进行分析给出结论。

(1) for each map.entrySet()




Java
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
entry.getKey();
entry.getValue();
}


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Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
entry.getKey();
entry.getValue();
}





(2) 显示调用map.entrySet()的集合迭代器




Java
Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, String> entry = iterator.next();
entry.getKey();
entry.getValue();
}


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Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, String> entry = iterator.next();
entry.getKey();
entry.getValue();
}





(3) for each map.keySet()，再调用get获取




Java
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (String key : map.keySet()) {
map.get(key);
}


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Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (String key : map.keySet()) {
map.get(key);
}





(4) for each map.entrySet()，用临时变量保存map.entrySet()




Java
Set<Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
entry.getKey();
entry.getValue();
}


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Set<Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
entry.getKey();
entry.getValue();
}



在测试前大家可以根据对HashMap的了解，想想上面四种遍历方式哪个性能更优。



2、HashMap四种遍历方式的性能测试及对比
以下是性能测试代码，会输出不同数量级大小的HashMap各种遍历方式所花费的时间。


HashMap循环遍历方式性能对比测试代码


PS：如果运行报异常in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space，请将main函数里面map size的大小减小。

其中getHashMaps函数会返回不同size的HashMap。
loopMapCompare函数会分别用上面的遍历方式1-4去遍历每一个map数组(包含不同大小HashMap)中的HashMap。
print开头函数为输出辅助函数，可忽略。



测试环境为Windows7 32位系统 3.2G双核CPU 4G内存，Java 7，Eclipse -Xms512m -Xmx512m
最终测试结果如下：




Java
compare loop performance of HashMap
-----------------------------------------------------------------------
map size | 10,000 | 100,000 | 1,000,000 | 2,000,000
-----------------------------------------------------------------------
for each entrySet | 2 ms | 6 ms | 36 ms | 91 ms
-----------------------------------------------------------------------
for iterator entrySet | 0 ms | 4 ms | 35 ms | 89 ms
-----------------------------------------------------------------------
for each keySet | 1 ms | 6 ms | 48 ms | 126 ms
-----------------------------------------------------------------------
for entrySet=entrySet()| 1 ms | 4 ms | 35 ms | 92 ms
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compare loop performance of HashMap
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map size | 10,000 | 100,000 | 1,000,000 | 2,000,000
-----------------------------------------------------------------------
for each entrySet | 2 ms | 6 ms | 36 ms | 91 ms
-----------------------------------------------------------------------
for iterator entrySet | 0 ms | 4 ms | 35 ms | 89 ms
-----------------------------------------------------------------------
for each keySet | 1 ms | 6 ms | 48 ms | 126 ms
-----------------------------------------------------------------------
for entrySet=entrySet()| 1 ms | 4 ms | 35 ms | 92 ms
-----------------------------------------------------------------------



表横向为同一遍历方式不同大小HashMap遍历的时间消耗，纵向为同一HashMap不同遍历方式遍历的时间消耗。
PS：由于首次遍历HashMap会稍微多耗时一点，for each的结果稍微有点偏差，将测试代码中的几个Type顺序调换会发现，for each entrySet耗时和for iterator entrySet接近。



3、遍历方式性能测试结果分析
(1) foreach介绍
见：ArrayList和LinkedList的几种循环遍历方式及性能对比分析中介绍。



(2) HashMap遍历方式结果分析
从上面知道for each与显示调用Iterator等价，上表的结果中可以看出除了第三种方式(for each map.keySet())，再调用get获取方式外，其他三种方式性能相当。本例还是hash值散列较好的情况，若散列算法较差，第三种方式会更加耗时。
我们看看HashMap entrySet和keySet的源码




Java
private final class KeyIterator extends HashIterator<K> {
public K next() {
return nextEntry().getKey();
}
}

private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {
public Map.Entry<K,V> next() {
return nextEntry();
}
}


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private final class KeyIterator extends HashIterator<K> {
public K next() {
return nextEntry().getKey();
}
}

private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {
public Map.Entry<K,V> next() {
return nextEntry();
}
}



分别是keySet()和entrySet()返回的set的迭代器，从中我们可以看到只是返回值不同而已，父类相同，所以性能相差不多。只是第三种方式多了一步根据key get得到value的操作而已。get的时间复杂度根据hash算法而异，源码如下：




Java
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
Entry<K,V> entry = getEntry(key);

return null == entry ? null : entry.getValue();
}

/**
* Returns the entry associated with the specified key in the
* HashMap. Returns null if the HashMap contains no mapping
* for the key.
*/
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
}
return null;
}


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public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
Entry<K,V> entry = getEntry(key);

return null == entry ? null : entry.getValue();
}

/**
* Returns the entry associated with the specified key in the
* HashMap. Returns null if the HashMap contains no mapping
* for the key.
*/
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
return e;
}
return null;
}



get的时间复杂度取决于for循环循环次数，即hash算法。



4、结论总结

从上面的分析来看：
a. HashMap的循环，如果既需要key也需要value，直接用




Java
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
entry.getKey();
entry.getValue();
}


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Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
entry.getKey();
entry.getValue();
}



即可，foreach简洁易懂。

b. 如果只是遍历key而无需value的话，可以直接用




Java
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (String key : map.keySet()) {
// key process
}


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Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (String key : map.keySet()) {
// key process
}