`while(true)` 与 `for(；；)`：性能对比与选择指南 (没差别)

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`while(true)` 与 `for(;;)`：性能对比与选择指南

在编程世界中，循环结构是实现重复任务的基础。常见的循环结构包括 while 循环和 for 循环。当我们需要创建一个无限循环时，通常会使用 while(true) 或 for(;;)。那么，这两种写法在性能上是否有差异？本文将深入探讨这一问题，并通过丰富的代码示例和详细的解释，帮助你全面理解其工作原理及实际应用。

前置知识

在深入探讨之前，我们需要了解一些基本概念：

循环结构：在编程中，循环结构用于重复执行一段代码，直到满足某个条件。
无限循环：一种特殊的循环，条件永远为真，导致循环永远不会结束。

`while(true)` 与 `for(;;)` 的语法

`while(true)`

while(true) 是一种常见的无限循环写法，语法如下：

while (true) {
    // 循环体
}

`for(;;)`

for(;;) 是另一种常见的无限循环写法，语法如下：

for (;;) {
    // 循环体
}

性能对比

在理论上，while(true) 和 for(;;) 在性能上没有显著差异。它们都是无限循环，编译器在处理这两种语法时会生成类似的机器码。

代码示例

让我们通过一个简单的代码示例来看看它们的实际表现：

public class InfiniteLoopPerformance {
    public static void main(String[] args) {
        long startTime = System.nanoTime();

        // 使用 while(true)
        while (true) {
            if (System.nanoTime() - startTime > 1_000_000_000) {
                break;
            }
        }

        startTime = System.nanoTime();

        // 使用 for(;;)
        for (;;) {
            if (System.nanoTime() - startTime > 1_000_000_000) {
                break;
            }
        }
    }
}

解释：

我们分别使用 while(true) 和 for(;;) 创建无限循环，并在循环体内检查时间，当时间超过 1 秒时退出循环。
通过这种方式，我们可以比较两种循环结构的性能。

性能测试

为了更准确地比较性能，我们可以使用 JMH（Java Microbenchmark Harness）进行基准测试：

import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.runner.Runner;
import org.openjdk.jmh.runner.RunnerException;
import org.openjdk.jmh.runner.options.Options;
import org.openjdk.jmh.runner.options.OptionsBuilder;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Warmup(iterations = 3, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Fork(1)
@State(Scope.Benchmark)
public class InfiniteLoopBenchmark {

    @Benchmark
    public void testWhileTrue() {
        while (true) {
            break;
        }
    }

    @Benchmark
    public void testForLoop() {
        for (;;) {
            break;
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options opt = new OptionsBuilder()
                .include(InfiniteLoopBenchmark.class.getSimpleName())
                .build();

        new Runner(opt).run();
    }
}

解释：

我们使用 JMH 对 while(true) 和 for(;;) 进行基准测试，测量它们的平均执行时间。
通过这种方式，我们可以更准确地比较两种循环结构的性能。

实际应用

在实际编程中，选择 while(true) 还是 for(;;) 更多是基于代码的可读性和个人习惯。以下是一些实际应用场景：

使用 `while(true)`

while(true) 通常在需要更复杂的循环条件时使用，例如：

public class WhileTrueExample {
    public static void main(String[] args) {
        int count = 0;
        while (true) {
            count++;
            if (count > 10) {
                break;
            }
            System.out.println("Count: " + count);
        }
    }
}

解释：

在这个示例中，我们使用 while(true) 创建一个无限循环，并在循环体内检查 count 的值，当 count 大于 10 时退出循环。

使用 `for(;;)`

for(;;) 通常在需要更简洁的循环结构时使用，例如：

public class ForLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        int count = 0;
        for (;;) {
            count++;
            if (count > 10) {
                break;
            }
            System.out.println("Count: " + count);
        }
    }
}