HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析 HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析

HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析

随着Java 1.8 Streams API的釋出，使得HashMap擁有更多的周遊方式，那麼應該選擇哪種方式便成了一個問題？

會從周遊方式 → 性能測試 → 安全測試三種來分析各自的優缺點

HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析 HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析

有下面幾種周遊方式：

使用疊代器（Iterator）EntrySet 的方式進行周遊；
使用疊代器（Iterator）KeySet 的方式進行周遊；
使用 For Each EntrySet 的方式進行周遊；
使用 For Each KeySet 的方式進行周遊；
使用 Lambda 表達式的方式進行周遊；
使用 Streams API 單線程的方式進行周遊；
使用 Streams API 多線程的方式進行周遊。

1、疊代器EntrySet

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("1", "JavaSE");
    map.put("2", "Spring");
    map.put("3", "MaBatis");
    map.put("4", "Spring Boot");
    map.put("5", "JavaEE");
    /*********************疊代器EntrySet周遊Map*********************/
    //将Map中的鍵和值傳遞給疊代器
    Iterator<Map.Entry<String, Object>> iterator = map.entrySet().iterator();
    //判斷下一個是否有值
    while (iterator.hasNext()) {
        Map.Entry<String, Object> entry = iterator.next();
        System.out.print("鍵：" + entry.getKey() + "--------");
        System.out.println("值：" + entry.getValue());
    }
}

鍵：1--------值：JavaSE
鍵：2--------值：Spring
鍵：3--------值：MaBatis
鍵：4--------值：Spring Boot
鍵：5--------值：JavaEE

2、疊代器KeySet

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("1", "JavaSE");
    map.put("2", "Spring");
    map.put("3", "MaBatis");
    map.put("4", "Spring Boot");
    map.put("5", "JavaEE");
    /*********************疊代器KeySet周遊Map*********************/
    //将Map中的鍵傳遞給疊代器
    Iterator<String> iterator = map.keySet().iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
    String key = iterator.next();
    System.out.print("鍵：" + key + "-------");
    System.out.println("值：" + map.get(key));
    }
 }

鍵：1-------值：JavaSE
鍵：2-------值：Spring
鍵：3-------值：MaBatis
鍵：4-------值：Spring Boot
鍵：5-------值：JavaEE

3、ForEach EntrySet

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("1", "JavaSE");
    map.put("2", "Spring");
    map.put("3", "MaBatis");
    map.put("4", "Spring Boot");
    map.put("5", "JavaEE");
    /*********************疊代器KeySet周遊Map*********************/
    for (Map.Entry<String,Object> entry : map.entrySet()){
    System.out.print("鍵：" + entry.getKey() + "-------");
    System.out.println("值：" + entry.getValue());
    }
 }

鍵：1-------值：JavaSE
鍵：2-------值：Spring
鍵：3-------值：MaBatis
鍵：4-------值：Spring Boot
鍵：5-------值：JavaEE

4、ForEach KeySet

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("1", "JavaSE");
    map.put("2", "Spring");
    map.put("3", "MaBatis");
    map.put("4", "Spring Boot");
    map.put("5", "JavaEE");
    /*********************疊代器KeySet周遊Map*********************/
    for (String key : map.keySet()){
    System.out.print("鍵：" + key + "-------");
    System.out.println("值：" + map.get(key));
    }
 }

鍵：1-------值：JavaSE
鍵：2-------值：Spring
鍵：3-------值：MaBatis
鍵：4-------值：Spring Boot
鍵：5-------值：JavaEE

5、Lambda

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("1", "JavaSE");
    map.put("2", "Spring");
    map.put("3", "MaBatis");
    map.put("4", "Spring Boot");
    map.put("5", "JavaEE");
    /*********************疊代器KeySet周遊Map*********************/
    map.forEach((key, value) -> {
    System.out.print("鍵：" + key + "------");
    System.out.println("值：" + value);
    });
 }

鍵：1------值：JavaSE
鍵：2------值：Spring
鍵：3------值：MaBatis
鍵：4------值：Spring Boot
鍵：5------值：JavaEE

6、Streams API 單線程

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("1", "JavaSE");
    map.put("2", "Spring");
    map.put("3", "MaBatis");
    map.put("4", "Spring Boot");
    map.put("5", "JavaEE");
    /*********************疊代器KeySet周遊Map*********************/
    map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
    System.out.print("鍵：" + entry.getKey() + "-------");
    System.out.println("值：" + entry.getValue());
    });
 }

鍵：1-------值：JavaSE
鍵：2-------值：Spring
鍵：3-------值：MaBatis
鍵：4-------值：Spring Boot
鍵：5-------值：JavaEE

7、Streams API 多線程

public static void main(String[] args) {
    Map<String, Object> map = new HashMap<>();
    map.put("1", "JavaSE");
    map.put("2", "Spring");
    map.put("3", "MaBatis");
    map.put("4", "Spring Boot");
    map.put("5", "JavaEE");
    /*********************疊代器KeySet周遊Map*********************/
    map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> {
    System.out.print("鍵：" + entry.getKey() + "--------");
    System.out.println("值：" + entry.getValue());
    });
 }

鍵：4--------鍵：1--------值：JavaSE
值：Spring Boot
鍵：2--------鍵：5--------值：JavaEE
值：Spring
鍵：3--------值：MaBatis

性能測試

接下來我們使用 Oracle 官方提供的性能測試工具 JMH 來測試一下這 7 種循環的性能。

首先，先要引入 JMH 架構，在 pom.xml 檔案中添加如下配置：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-core -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-core</artifactId>
    <version>1.23</version>
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-generator-annprocess -->
<dependency>
    <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
    <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
    <version>1.23</version>
    <scope>provided</scope>
</dependency>

然後編寫代碼：

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime) // 測試完成時間
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Warmup(iterations = 2, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 預熱 2 輪，每次 1s
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS) // 測試 5 輪，每次 1s
@Fork(1) // fork 1 個線程
@State(Scope.Thread) // 每個測試線程一個執行個體
public class HashMapCycleTest {
    static Map<Integer, String> map = new HashMap() {{
        // 添加資料
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            put(i, "val:" + i);
        }
    }};

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        // 啟動基準測試
        Options opt = new OptionsBuilder()
                .include(HashMapCycle.class.getSimpleName()) // 要導入的測試類
                .output("/Users/admin/Desktop/jmh-map.log") // 輸出測試結果的檔案
                .build();
        new Runner(opt).run(); // 執行測試
    }

    @Benchmark
    public void entrySet() {
        // 周遊
        Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry<Integer, String> entry = iterator.next();
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        }
    }

    @Benchmark
    public void forEachEntrySet() {
        // 周遊
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        }
    }

    @Benchmark
    public void keySet() {
        // 周遊
        Iterator<Integer> iterator = map.keySet().iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Integer k = iterator.next();
            String v = map.get(k);
        }
    }

    @Benchmark
    public void forEachKeySet() {
        // 周遊
        for (Integer key : map.keySet()) {
            Integer k = key;
            String v = map.get(k);
        }
    }

    @Benchmark
    public void lambda() {
        // 周遊
        map.forEach((key, value) -> {
            Integer k = key;
            String v = map.get(k);
        });
    }

    @Benchmark
    public void streamApi() {
        // 單線程周遊
        map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        });
    }

    public void parallelStreamApi() {
        // 多線程周遊
        map.entrySet().parallelStream().forEach((entry) -> {
            Integer k = entry.getKey();
            String v = entry.getValue();
        });
    }
}

所有被添加了 @Benchmark 注解的方法都會被測試，因為 parallelStream 為多線程版本性能一定是最好的，是以就不參與測試了，其他 6 個方法的測試結果如下：

HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析 HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析

其中 Score 清單示平均執行時間， ± 符号表示誤差。從以上結果可以看出，lambda 表達式和兩個 entrySet 的性能相近，并且執行速度最快，接下來是 stream ，然後是兩個 keySet。

結論

如果從性能方面考慮，我們應該盡量使用 lambda 或者是 entrySet 來周遊 Map 集合

性能分析

安全性測試

我們把以上周遊劃分為四類進行測試：疊代器方式、For 循環方式、Lambda 方式和 Stream 方式，測試代碼如下。

1、疊代器方式

Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    Map.Entry<Integer, String> entry = iterator.next();
    if (entry.getKey() == 1) {
        // 删除
        System.out.println("del:" + entry.getKey());
        iterator.remove();
    } else {
        System.out.println("show:" + entry.getKey());
    }
}

show:0
del:1
show:2

2、For 循環方式

for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
    if (entry.getKey() == 1) {
        // 删除
        System.out.println("del:" + entry.getKey());
        map.remove(entry.getKey());
    } else {
        System.out.println("show:" + entry.getKey());
    }
}

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3、Lambda方式

map.forEach((key, value) -> {
    if (key == 1) {
        System.out.println("del:" + key);
        map.remove(key);
    } else {
        System.out.println("show:" + key);
    }
});

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Lambda 删除的正确方式：

// 根據 map 中的 key 去判斷删除
map.keySet().removeIf(key -> key == 1);
map.forEach((key, value) -> {
    System.out.println("show:" + key);
});

show:0
show:2

從上面的代碼可以看出，可以先使用 Lambda 的 removeIf 删除多餘的資料，再進行循環是一種正确操作集合的方式。

4、Stream 方式

map.entrySet().stream().forEach((entry) -> {
    if (entry.getKey() == 1) {
        System.out.println("del:" + entry.getKey());
        map.remove(entry.getKey());
    } else {
        System.out.println("show:" + entry.getKey());
    }
});

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Stream 正确方式

map.entrySet().stream().filter(m -> 1 != m.getKey()).forEach((entry) -> {
    if (entry.getKey() == 1) {
        System.out.println("del:" + entry.getKey());
    } else {
        System.out.println("show:" + entry.getKey());
    }
});

show:0
show:2

從上面的代碼可以看出，可以使用 Stream 中的 filter 過濾掉無用的資料，再進行周遊也是一種安全的操作集合的方式。

結論

HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析 HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析

HashMap 7大周遊方式+性能分析+安全分析

1、疊代器EntrySet

2、疊代器KeySet

3、ForEach EntrySet

4、ForEach KeySet

5、Lambda

6、Streams API 單線程

7、Streams API 多線程

性能測試

結論

性能分析

安全性測試

1、疊代器方式

2、For 循環方式

3、Lambda方式

Lambda 删除的正确方式：

4、Stream 方式

Stream 正确方式

結論

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